中國科學院化學研究所喬燕課題組在構建人工細胞有序網絡領域取得重要進展
自下而上構建人工細胞能夠幫助探索生命起源，同時在研究多細胞體系或無膜細胞器體系的信號傳導、蛋白表達以及分化等領域具有重要研究價值。
在國家自然科學基金委、中國科學院和北京分子科學國家研究中心的支持下，化學所高分子物理與化學實驗室喬燕課題組開展了人工細胞的構筑及其類細胞行為的研究，取得了系列研究進展（J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 12576-12585; Nat. Commun. 2021, 12, 6113; Sci. Adv. 2021, 7, eabf9000; Adv. Sci. 2021, 8, 2101187）。
人工細胞有序網絡是從簡單細胞模型邁向人工組織的關鍵，常規方法是通過外部操控技術獲取有序或隨機的人工細胞網絡，而基于人工細胞自身內部和界面性質介導自發組裝成有序網絡仍然具有挑戰性。最近，喬燕課題組和合作者利用液-液相分離構建了二元凝聚液滴種群，進而自組裝形成高級次人工細胞網絡，并在這種有序的人工結構中實現了生物分子自分選及信號處理功能。研究人員利用兩種不互溶復雜凝聚液滴的自發粘附形成半潤濕結構，交替排列成線性或支化的高級次人工細胞網絡。由于兩種凝聚液滴的內部有序性、分子排列緊密程度和親疏水性的顯著差異，該網絡對不同生物分子具有顯著親和性差異，從而實現了對生物分子的分選、酶催化反應的空間定位以及凝聚液滴間的物質轉移等功能。此外，該人工細胞網絡的拓撲結構可以通過主-客體相互作用、光異構化以及靜電屏蔽等策略進行可控調節。在宏觀尺度上，由于兩種凝聚液滴密度的不同，該人工細胞網絡還可發展成為微萃取系統，通過簡單離心操作實現對生物分子的宏觀分離。相關研究成果發表于Nature Chemistry期刊上 (Nat. Chem. 2023, DOI: 10.1038/s41557-023-01356-1)，論文共同第一作者為化學所慕文靜博士和博士生賈麗艷，通訊作者為北京化工大學林藝揚教授、英國布里斯托大學Stephen Mann教授和化學所喬燕研究員。
圖. 人工細胞有序結構網絡
高分子物理與化學實驗室
