由生物科學學院副教授 Kate Adamala 同 Aaron Engelhart 領導嘅團隊,用「由下而上」嘅方法,逐個化學分子砌出 SpudCell。呢個做法同 2016 年 J. Craig Venter 研究所嘅「最小細胞」好唔同——當年佢哋只係將合成基因組移植入現有嘅天然細胞,而不是由零開始組裝 。
雖然呢個仲未係創造出真正嘅合成生命,但係目前為止,用非生命成分砌出來最接近生命嘅模型。以下係團隊嘅成果、運作原理、仲有佢哋嘅限制,以及新成立嘅非牟利組織 Biotic 對呢個領域嘅意義。
SpudCell 比任何天然細胞都簡單得多。一隻典型嘅細菌好似大腸桿菌 (E. coli) 含有數百萬甚至數十億個分子;但 SpudCell 總共只有 150 至 200 個分子 。佢嘅基因組由七條設計師 DNA 環組成,編碼咗生長同繁殖嘅指令 。(團隊早期嘅預印本工作描述咗一個超過 200 kb、包含超過 150 個基因嘅部分合成基因組 。)
SpudCell 依賴 PURE 系統(Protein synthesis Using Recombinant Elements)——一種最精簡、重組嘅體外轉錄-翻譯機器。佢本身冇新陳代謝能力,完全依賴呢個特別為佢設計嘅分子環境嚟執行基因程式 。
細胞膜上嵌入咗基於細菌蛋白質 alpha-hemolysin 嘅跨膜孔道,容許核苷酸同細小營養分子流入細胞 。研究人員可以透過加入化學誘導劑嚟打開或關閉呢啲孔道,實現可控餵食 。
分裂過程係通過將膜定位嘅 FtsZ 蛋白(細菌微管蛋白嘅類似物)招募到脂質雙層上嚟驅動。當足夠嘅 FtsZ 積累,佢會形成一個收縮環,向內收緊膜,直至細胞一分為二。呢個系統使用光敏或化學誘導嘅蛋白質錨嚟控制 FtsZ 喺邊度同幾時組裝,俾團隊可以從外部控制分裂時間 。
雖然係突破,但 SpudCell 距離一個能夠自給自足嘅有機體仍然好遠。研究團隊都好坦白咁講出佢嘅缺點:
Adamala 向 CNN 形容,SpudCell 係「一個非常脆弱嘅有機體,主要存在嘅意義係為咗消耗養分,同偶爾生個女出嚟」。
呢項研究目前正喺科學期刊審閱中,但仲未完成同儕審閱。團隊已經將一份 190 頁嘅預印本上載到網上。《紐約時報》引述研究人員確認,稿件正處於審閱階段 。至於投稿嘅具體期刊名稱就未有公開。
喺公布 SpudCell 嘅同一時間,研究團隊亦宣布成立 Biotic(BIOTIC)——一個新成立嘅美國 501(c)(3) 公共福利慈善組織,由 Kate Adamala 同史丹福大學合成生物學家 Drew Endy 共同創立 。
Biotic 嘅使命係以多邊同開源嘅方式,推動新興生物技術嘅發展。明尼蘇達大學持有 SpudCell 嘅專利,但已經將佢獨家授權俾 Biotic,而 Biotic 嘅結構確保呢項基礎技術可以免費開放俾全球研究人員使用——類似當年人類基因組計劃嘅做法 。Drew Endy 嘅加州理工學院簡歷亦確認佢「最近共同創立咗 BIOTIC,呢個新嘅慈善組織以多邊方式推動新興生物技術」。
SpudCell 代表住人類向長久以嚟「由零砌出活細胞」呢個目標邁進咗一大步。佢提供咗一個最精簡嘅平台,用嚟研究生嘅基本需求,長遠可能應用喺醫學、生物製造同化學品生產等範疇。正如 Adamala 向《明星論壇報》所講,佢哋嘅動力係要「將經濟轉向生物經濟」,用生物方法製造化學品,取代石油化工產品 。
但係而家嚟講,SpudCell 只係一個概念驗證——一個脆弱、短命嘅分子組合,比以往任何人造物都更似生命,但按照任何標準都仲未算係真正嘅生命。
由生物科學學院副教授 Kate Adamala 同 Aaron Engelhart 領導嘅團隊,用「由下而上」嘅方法,逐個化學分子砌出 SpudCell。呢個做法同 2016 年 J. Craig Venter 研究所嘅「最小細胞」好唔同——當年佢哋只係將合成基因組移植入現有嘅天然細胞,而不是由零開始組裝 。
雖然呢個仲未係創造出真正嘅合成生命,但係目前為止,用非生命成分砌出來最接近生命嘅模型。以下係團隊嘅成果、運作原理、仲有佢哋嘅限制,以及新成立嘅非牟利組織 Biotic 對呢個領域嘅意義。
SpudCell 比任何天然細胞都簡單得多。一隻典型嘅細菌好似大腸桿菌 (E. coli) 含有數百萬甚至數十億個分子;但 SpudCell 總共只有 150 至 200 個分子 。佢嘅基因組由七條設計師 DNA 環組成,編碼咗生長同繁殖嘅指令 。(團隊早期嘅預印本工作描述咗一個超過 200 kb、包含超過 150 個基因嘅部分合成基因組 。)
SpudCell 依賴 PURE 系統(Protein synthesis Using Recombinant Elements)——一種最精簡、重組嘅體外轉錄-翻譯機器。佢本身冇新陳代謝能力,完全依賴呢個特別為佢設計嘅分子環境嚟執行基因程式 。
細胞膜上嵌入咗基於細菌蛋白質 alpha-hemolysin 嘅跨膜孔道,容許核苷酸同細小營養分子流入細胞 。研究人員可以透過加入化學誘導劑嚟打開或關閉呢啲孔道,實現可控餵食 。
分裂過程係通過將膜定位嘅 FtsZ 蛋白(細菌微管蛋白嘅類似物)招募到脂質雙層上嚟驅動。當足夠嘅 FtsZ 積累,佢會形成一個收縮環,向內收緊膜,直至細胞一分為二。呢個系統使用光敏或化學誘導嘅蛋白質錨嚟控制 FtsZ 喺邊度同幾時組裝,俾團隊可以從外部控制分裂時間 。
雖然係突破,但 SpudCell 距離一個能夠自給自足嘅有機體仍然好遠。研究團隊都好坦白咁講出佢嘅缺點:
Adamala 向 CNN 形容,SpudCell 係「一個非常脆弱嘅有機體,主要存在嘅意義係為咗消耗養分,同偶爾生個女出嚟」。
呢項研究目前正喺科學期刊審閱中,但仲未完成同儕審閱。團隊已經將一份 190 頁嘅預印本上載到網上。《紐約時報》引述研究人員確認,稿件正處於審閱階段 。至於投稿嘅具體期刊名稱就未有公開。
喺公布 SpudCell 嘅同一時間,研究團隊亦宣布成立 Biotic(BIOTIC)——一個新成立嘅美國 501(c)(3) 公共福利慈善組織,由 Kate Adamala 同史丹福大學合成生物學家 Drew Endy 共同創立 。
Biotic 嘅使命係以多邊同開源嘅方式,推動新興生物技術嘅發展。明尼蘇達大學持有 SpudCell 嘅專利,但已經將佢獨家授權俾 Biotic,而 Biotic 嘅結構確保呢項基礎技術可以免費開放俾全球研究人員使用——類似當年人類基因組計劃嘅做法 。Drew Endy 嘅加州理工學院簡歷亦確認佢「最近共同創立咗 BIOTIC,呢個新嘅慈善組織以多邊方式推動新興生物技術」。
SpudCell 代表住人類向長久以嚟「由零砌出活細胞」呢個目標邁進咗一大步。佢提供咗一個最精簡嘅平台,用嚟研究生嘅基本需求,長遠可能應用喺醫學、生物製造同化學品生產等範疇。正如 Adamala 向《明星論壇報》所講,佢哋嘅動力係要「將經濟轉向生物經濟」,用生物方法製造化學品,取代石油化工產品 。
但係而家嚟講,SpudCell 只係一個概念驗證——一個脆弱、短命嘅分子組合,比以往任何人造物都更似生命,但按照任何標準都仲未算係真正嘅生命。