实验室人造SpudCell从构建生命迈出「惊人」步合成细胞现已可生长分裂但距离真正生命体仍十分遥远#合成细胞 #人工原细胞 #合成生物学 #虚拟细胞 #人工生命 #人工合成细胞 #体外转录翻译系统 #人工细胞增殖 #人工细胞分裂 #合成生物学SpudCell伪彩色复合显微成像复合显微成像下的SpudCell可模拟核心细胞功能ORION VENERO/ADAMALA LAB它只是枚由脂类膜包裹的微观液滴内部充盈各类化学物质与仅编码36个基因的DNA片段。但它也被视作科研人员迄今为止最接近从打造活细胞的成果。在线发布的研究中明尼苏达大学双城分校合成生物学家Kate Adamala及其团队证实他们研发的代号SpudCell的体系能够通过融合其他液滴实现生长、完成自身基因组复制并发生分裂。密苏里大学计算细胞生物学家Roseanna Zia评价「这是项惊人的科学成就。」但研究人员指出SpudCell仍远非活细胞它无法完成多代连续分裂也不具备演化能力。部分同行对Adamala主动对外宣传该研究的做法颇有微词。Adamala称这份稿件曾被Cell拒稿名审稿人认为SpudCell不具备真正的生物学研究价值。随后她甚至未将文稿上传至预印本平台bioRxiv供同行阅览评估就把长达190页的手稿以保密协议形式发送给媒体记者。她表示团队很快会将稿件投递至新期刊。海德堡大学合成生物学家Kerstin Göpfrich评价「这种科研宣传方式十分少见。」长久以来科研人员一直梦想在实验室人工构建细胞一方面用以厘清生命底层基础规律另一方面培育可定向改造、合成特定化合物的人工细胞。但绝大多数研究仅设定有限目标尝试复刻单一细胞功能例如营养摄取或增殖生长。整合多种细胞功能的难度极高不同生化反应的最优运行条件互不匹配例如镁离子浓度、酸碱阈值均各有要求。慕尼黑工业大学系统化学家Job Boekhoven表示「能在合成细胞内整合全部功能模块是整个领域长久以来期盼的突破。」但他同时强调该论文提出的结论仍需经过同行评议验证。自下而上构建合成细胞的研究分为条路线❶ 采用天然生命固有分子例如DNA、脂肪酸❷ 自主研发人工基础构件。SpudCell选用前条路线依托数10年前开发的PURE系统——套包含蛋白质、核糖体等生物分子的基础工具包可完成DNA转录为信使RNA、RNA翻译为蛋白质的完整流程。此前已有研究者将这类基础构件封装进脂质体也就是脂膜包裹的液滴搭建出可实现蛋白合成等部分基础细胞功能的体系。Adamala表示「但这类液滴始终无法依靠自身基因组自主摄食、分裂。」借助精巧的工程设计她的团队让SpudCell实现了上述全套过程。其基因组规模仅为普通细菌的1/50编码可合成特殊分子标签的基因这类标签会展示在液滴表层作为营养囊泡的结合位点。营养囊泡是尺寸更小的脂质体内含核心液滴生长、基因组复制所需的酶与各类分子。这些「营养供给单元」支撑SpudCell完成生长与基因组复制。研究团队第步在SpudCell的基因组中编入套液滴分裂调控机制另类名为FLAG的表层标签能够结合链霉亲和素大分子。者结合会在表层分子间产生斥力当培养基内链霉亲和素添加量达到阈值该斥力可直接将液滴撕裂为部分。Adamala坦言「这套机制原理十分简单。」Adamala承认整个分裂流程效率极低。若要实现多轮分裂研究人员必须将SpudCell挤压穿过带有微孔的滤膜依靠机械外力完成分割。多次机械分裂后又暴露出另一缺陷复制完成的基因组无法在分裂过程中均匀分配轮分裂后仅30%的SpudCell携带完整基因组。除此之外SpudCell内负责蛋白合成的核糖体将随时间降解整套体系无法自主生成新核糖体也无法清除老化核糖体。即便如此斯坦福大学合成生物学家Drew Endy仍称SpudCell是「具有催化意义的里程碑成果」「该研究证实整合四五套分属不同学术领域的技术体系就能勉强搭建出可生长、分裂的人工细胞。」团队最初提议以Adamala本人的名字命名这套人工体系她予以拒绝「别用我的名字命名随便叫土豆都行。」SpudCell这个名称就此保留。Adamala称该命名也暗含对Sputnik的致敬她对此十分认可。Adamala表示SpudCell所有组成组分的作用机理均已清晰生物学者可循序渐进对其优化迭代。「这套体系效率低下但它全部构造逻辑都清晰可追溯。」与之对比旨在改造天然细胞的合成生物学研究受限于大量未知细胞通路而处处受限。她将SpudCell比作莱特兄弟的首架飞机而以天然细胞为改造基底的研究如同「工程师拿到架完整Dreamliner却没有全套设计图纸」。尽管SpudCell尚不具备生命体的演化能力Adamala的组实验已显现相关潜力她向部分SpudCell引入基因突变突变株可合成更多结合营养囊泡的表层标签摄取更多营养生长速度更快。实验中突变株相较野生株具备显著竞争优势轮生长分裂后约60%的基因组携带该突变。但这并非自然达尔文演化——突变由人工引入细胞分裂也必须依靠机械外力完成。明斯特大学研究员Seraphine Wegner评价「这篇论文内容十分精彩但我并不认为这意味着我们距离完整人工合成活细胞已经很近。」即便如此Endy仍认为SpudCell代表领域内跨越式进展。年多前首次看到相关实验数据后他便主动对接政府与公益资助机构筹措专项资金全力推动真正合成细胞的研发落地。随后Endy联合Adamala与另外名研究者成立公益科研机构Biotic希望统筹分散各地的研究团队加快相关研究进度。Endy透露该机构目前已获得千万美元量级启动资金大部分经费将于月以科研补助形式发放。Endy认可Adamala提前对外公开论文的做法「部分同行对此心存不满我并不意外。但我认为Kate的做法极具勇气她相当于把这份成果分享给整个学界。对她而言选择保密会轻松得多。」Adamala称即便尚未经过同行评议快速对外发布该项研究对带动整个合成细胞领域发展至关重要。「这项成果就像引燃整个领域的火花。」作者简介Kai KupferschmidtKai Kupferschmidt是Science杂志特约通讯员常驻德国柏林。详细总结思维导图总览研发团队与稿件争议参考Science. 2026 Jul 2;393(6806):12-13. doi: 10.1126/science.aek1826.Lab creates new kind of synthetic cell260701SpudCell.pdf注AI辅助创作如有不当欢迎指出。内容仅供参考不构成任何建议。