人工細胞構(gòu)筑途徑研究進展

賀亞青， 郭振振， 劉巧玲

(湖南大學(xué) 生物學(xué)院， 長沙 410082)

人工細胞具有類似生物細胞的結(jié)構(gòu)，并表現(xiàn)出生物細胞的一些關(guān)鍵特征和功能[1]。在人工仿生系統(tǒng)研究方面，人工細胞具有更容易控制和更穩(wěn)定的特點，被用于研究細胞特性和模擬細胞功能。人工細胞可通過自上而下和自下而上兩種途徑構(gòu)筑[2](圖1)。自上而下的途徑起始于一個生物體，主要是通過減少或簡化活細胞的基因組來構(gòu)建最小的細胞。在理論上，最小的細胞擁有最少數(shù)量的基因來完成最基本的生命功能，此方法旨在簡化細胞，從而有利于研究和調(diào)節(jié)復(fù)雜的生命過程。相比之下，自下而上法則利用非生命組分的人工模塊作為原材料來構(gòu)建生命系統(tǒng)。基于人工模塊的可操控性和可設(shè)計性，采用自下而上的方法構(gòu)筑人工細胞操作簡單，可重復(fù)性好。因此，受到生物、化學(xué)、材料等研究領(lǐng)域相關(guān)研究人員的廣泛關(guān)注。在這篇綜述中，主要從自上而下和自下而上兩種途徑介紹人工細胞的構(gòu)建，以期為人工細胞的研究提供參考依據(jù)。

圖1 人工細胞的構(gòu)筑途徑

1 人工細胞的概述

細胞是生物體內(nèi)最基本的生命系統(tǒng)，是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位和功能單元，與生物大分子一起完成生命的各項活動，它是最基本的“生命基石”。現(xiàn)代細胞生物學(xué)不滿足于僅僅研究細胞的結(jié)構(gòu)、功能和工作原理。該研究已擴展到許多新的領(lǐng)域，如生命起源、細胞工程技術(shù)、藥物傳遞系統(tǒng)和生物傳感器等。……