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合成基因与工程化细胞命运调控2024-03-20 09:25:31

差异黏附假说认为,发育过程中液态组织的扩散和细胞的分离现象源于组织表面张力,而组织表面张力源于细胞间粘附性的差异。细胞间黏附性的差异源于内源性的黏附分子表达水平与钙粘蛋白类型的差异,这将最终影响细胞的形态发生以及细胞的自组装。目前,合成生物学工具已经实现了对细胞进行设计或重构,从而影响其内源性黏附分子的水平和类型,以实现对类器官培养过程中3D结构的自组装过程的间接调控。

2023年,Lim团队通过将正交的细胞外相互作用与天然黏附分子(如钙黏蛋白和整合素)的细胞内结构域相结合,生成了多种合成的细胞黏附分子。由此产生的分子产生了与天然相互作用相似的粘附特性的定制细胞-细胞相互作用。synCAMs胞内结构域的确定主导了界面形态和力学,而不同的同型或异型胞外相互作用结构域独立地确定了细胞间的连接。这种合成的正交黏附分子工具能够合理地程序化组装独特的多细胞结构,以及实现自然组织的系统性重塑。基于此工具,类器官构建过程中复杂且相对随机的细胞自组装过程能够得到程序化地定义,充分降低类器官构建的异质性,也为类器官构建过程中细胞类型及细胞互作的确定提供了有效的保障。
 
细胞增殖、凋亡、迁移、分化是干细胞向更稳定、具有更细化功能、更庞大的细胞群体过渡的基本过程,在发育过程中,控制细胞群体的大小(包括细胞数量和细胞类型比例)对于组织器官的形成及稳定尤为重要。2022年,研究人员在哺乳动物细胞中设计并合成了一种系统,该系统可以在哺乳动物细胞中实现生长素的产生与对生长素的响应,并将其与控制细胞增殖与凋亡的基因相联系,从而实现细胞种群密度的调控。该方案的实现使得细胞在体外培养过程中的数量及不同类型细胞比例能够处于自发的、设计好的程序控制下,这在类器官构建过程中十分必要。

 
出自《类器官技术与合成生物学协同研究进展》作者陈子苓,向阳飞.