人造细胞相互交流

慕尼黑工业大学的研究人员Friedrich Simmel和Aurore Dupin首次创建了可以相互通信的人工细胞模块。被脂肪膜分隔的细胞交换小的化学信号分子，以触发更复杂的反应，如RNA和其他蛋白质的产生。

全世界的科学家都在努力创造模拟生物体行为的人工细胞系统。Friedrich Simmel和Aurore Dupin现在第一次在固定的空间布局中创造了这个人工细胞组件。重点是细胞可以互相交流。

慕尼黑工业大学合成生物系统物理学(E14)教授Friedrich Simmel解释说：“我们的系统是迈向具有复杂空间和时间行为的组织样合成生物材料的第一步，在这些生物材料中，单个细胞进行专业化和自我分化，这与生物有机体不同。”

基因以固定的结构表达。

封装在薄脂肪或聚合物膜中的凝胶或乳状液滴被用作人造细胞的基本构件。在这些10-100微米单位中，化学和生化反应可以不受限制地进行。

研究小组通过使用由脂质膜密封的液滴，将它们组装成称为“微组织”的人工多细胞结构。滴剂中使用的生化反应液可以产生RNA和蛋白质，使细胞具有基因表达能力。

细胞的信号交换和空间分化

但这还不是全部：小“信号分子”可以通过细胞膜或膜内的蛋白质通道在细胞之间进行交换。这允许他们在时间和空间上相互耦合。因此，系统变得充满活力——就像在现实生活中一样。

因此，化学脉冲通过细胞结构传播和传递信息。信号也可以作为触发器，允许相同的细胞开始不同地发育。“我们的系统是多细胞系统的第一个例子，其中具有基因表达的人工细胞具有固定的排列，并通过化学信号进行耦合。通过这种方式，我们实现了某种形式的空间差异，”Simmel说。

模型、微型工厂和微型传感器

开发这些合成系统非常重要，因为它们允许科学家在模型中研究生命起源的基本问题。只有当细胞开始特化，并在合作细胞中进行分配时，才能实现复杂的生物体，这是基础研究中最令人着迷的问题之一。

研究人员使用定制的细胞系统模块化套件，希望在未来模拟生物系统的各种特性。这个想法是细胞对环境做出反应，并学会独立行动。

第一批应用已经出现：从长远来看，人造细胞组件可以用作生产特定生物分子的小型工厂，或者用作处理信息和适应其环境的微型机器人传感器。

来自三维打印机的单元

Friedrich Simmel和Aurore Dupin仍然使用显微操作器来手动组装他们的细胞系统。然而，未来他们计划与慕尼黑应用科技大学合作，例如，利用3D打印技术系统地构建一个更大、更真实的系统。

这项工作是由欧洲研究委员会和DFG卓越纳米系统倡议(NIM)资助的。Aurore Dupin得到了DFG研究和培训组“合成生物学的化学基础”的资助。

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