合成细胞JCVI-syn3A。
5年前，科学家们合成了一种单细胞有机体——JCVI-syn3.0，它只有473个基因，是已知最简单的活细胞。然而，这种细菌样有机体分裂产生的子代细胞，形状和大小都大不相同。
近日，来自美国克雷格?文特尔研究所（JCVI）、国家标准与技术研究所（NIST）和麻省理工学院（MIT）的科学家们在《细胞》杂志上发表论文称，只需要给JCVI-syn3.0细胞添加7个基因，就能使其整齐地分裂成均匀的球体。这标志着合成生物学又向前迈出了重要一步。
工程合成细胞可以作为迷你工厂生产药物、食物和燃料，也可以像微型电脑一样在体内检测疾病。但是，要设计并建造一个完全按照人类意愿运作的细胞，不仅需要一系列基本部件，还需要了解它们的有机组合方式。
2010年，JCVI的科学家们构建了第一个带有合成基因组的细胞。当然，他们并非从零开始：首先他们破坏了支原体的DNA，然后用计算机设计、合成了新DNA，并放入支原体细胞中。这是地球生命史上第一个拥有完全合成基因组的有机体，被命名为JCVI-syn1.0。此后，科学家们一直致力于简化这种生物体的基因成分。他们在5年前创建了超级简单细胞——JCVI-syn3.0，可能是因为太过简单，其生长和分裂都不太正常。
在这项新研究中，科学家们向JCVI-syn3.0中添加了19个基因（包括正常细胞分裂所需的7个基因），创造了新的变种——JCVI-syn3A。它只包含不到500个基因，而人类的细胞大约有3万个基因。
该合成生物学小组耗费数年完成了这7个基因的识别工作。论文第一作者、JCVI科学家Lijie Sun通过系统地添加、移除基因，共构建了数十个变异菌株，并和同事们一起观察了这些基因变化如何影响细胞的生长和分裂。为此，研究人员特别设计了一种微流体化学调节器，最终取得了展示合成细胞生长和分裂的定格运动视频。视频显示，五年前创造的JCVI-syn3.0会分裂成不同形状和大小的细胞（但所有细胞的基因组都一样）；而变种JCVI-Syn3A细胞分裂成了形状、大小更均匀的细胞。
在为正常的细胞分裂而添加的7个基因中，科学家们只知道其中2个的作用，其他5个基因对细胞分裂的作用依旧未知。“生命仍然是一个黑匣子，但通过这种简化的合成细胞，我们可以清楚地了解细胞内部的情况。”论文合著者Strychalski说。
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编译：花花
审稿：西莫
责编：陈之涵
期刊来源：《细胞》
期刊编号：0092-8674
原文链接：
https://phys.org/news/2021-03-scientists-simple-synthetic-cell.html
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