近年來，科學家們已經制造出細胞關鍵部分的合成版本，如染色體和核糖體。現在，研究人員已經開發出第一個人造“細胞器”——高爾基體的有效原型。
高爾基體由像一疊煎餅一樣堆積在一起的囊泡網路組成，它對蛋白質進行化學修飾，以幫助它們保持穩定和功能，並有助於製造複雜的糖類。但它仍然是最不被理解的細胞器之一。“囊泡是流動的，並且不斷改變形狀，因此很難掌握，”倫斯勒理工學院的化學家羅伯特·林哈特解釋說。“雖然我們知道囊泡在堆疊之間流動的總體方向，但我們並不真正知道它們攜帶的貨物是什麼。”
為了更好地剖析高爾基體的工作原理，林哈特和他的同事們建立了一個合成版本，設計了一個平方毫米大小的晶片實驗室，以模擬高爾基體內部修飾生物分子的酶裝配線。樣品分子附著在懸浮在3000億分之一升水滴中的磁性顆粒上，並放置在晶片上。當晶片上這些分子所需的位置被充電時，它會吸引液滴並使其流向那裡。該點下方的一個更大的磁鐵可以將附著在生物分子上的磁性顆粒固定到位。透過這種方式，液滴可以在裝載有酶、糖和其他原材料裝配線的腔室中移動。
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在使用廣泛使用的血液稀釋劑肝素的非活性前體的實驗中，科學家們發現他們的裝置可以快速有效地修飾抗凝劑使其具有功能，他們在8月12日的《美國化學會雜誌》上詳細介紹了這些發現。研究人員認為，人造高爾基體可以提供一種比目前使用動物組織的技術更快、更安全的肝素生產方法。
幾十年來，科學家們一直在嘗試逐個構建細胞，包括建立由合成細胞膜製成的氣泡形式的簡單人造細胞，以更好地瞭解地球上的生命是如何開始的。1997年，研究人員設計了第一個人造人類染色體。今年早些時候，哈佛大學的分子技術專家喬治·丘奇和他的同事開發出了人造核糖體——每個細胞內的結構，根據DNA的指令製造蛋白質——在類似細胞的條件下發揮作用。
林哈特和他的同事計劃也建立一個合成的內質網 (ER)，核糖體鑲嵌在其中，蛋白質合成和摺疊發生於此細胞器。“我們甚至想將人造高爾基體和內質網整合在一起，”林哈特說。“我們基本上是在電子晶片上製造細胞的片段，”希望轉向更復雜的系統。
注意：本文最初印刷時的標題為“與高爾基體同行”。