編譯/韋士塔
戴維斯加州大學(UC Davis)的研究團隊運用複雜的化學過程,在實驗室研發出具有多種功能的合成「半機械人」(cyborg)細胞。這種合成細胞具有活細胞的多項特徵,但無法自行分裂、生長。研究人員指出,半機械人細胞的應用潛力相當龐大,未來可用於治療癌症等醫學領域,也可透過特定的化學程序,清除環境汙染物。
研究團隊的生物醫學工程師唐啟明(Cheemeng Tan,音譯)表示,半機械人細胞不會分裂,僅保留基本的細胞活動,但可加以編程,操控這些細胞執行各種命令。
細胞工程也稱為細胞操作技術。包括細胞融合、細胞器移植、染色體工程及組織培養。透過細胞融合技術,目前細胞工程的主要方法有2種,其一是對現有細胞進行基因改造以賦予它們新功能,這種方式較靈活,改造後的細胞也能夠自行繁殖。另外一種方式是使用生物分子及合成膜(synthetic membrane),培育新的合成細胞,這種細胞不能複製。
戴維斯加大的研究團隊,則開發出新的半機械人細胞生成方式;研究人員以細菌細胞為基礎,並從人造聚合物中添加元素。一進入細胞後,利用紫外線照射,讓聚合物形成水凝膠基質。這種細胞可以繼續發揮生物功能,保留基本的細胞活動。
研究團隊在發表於《先進科學》(Advanced Science)期刊的報告指出,這些半機械人細胞有如科幻影片的生化人,能抵抗足以殺死正常細胞的高酸鹼值及抗生素,在自然細胞無法生存的環境存活,「半機械人細胞保留基本功能,包括細胞代謝、運動、蛋白質合成以及遺傳迴路的相容性」。
研究人員以組織樣本進行的實驗顯示,這種新開發的細胞能夠侵入癌細胞;這種能力突顯細胞工程在疾病治療領域的潛力;未來,這種細胞可以用來搭載藥物,並輸送到人體的特定部位,藉此消滅惡性腫瘤或細菌。
UC Davis的研究小組,正在嘗試進一步研究如何培養、控制半機械人細胞,以及不同材料對合成細胞的影響。此外,研究人員也持續探索半機械人細胞在更廣泛領域的應用,除了疾病治療,他們也希望這種細胞能輔助醫師診斷各種疾病,另外則是用來應對環境汙染。
唐啟明坦言,與其他新創研究一樣,半機械人細胞的研究才剛起步,距離具體成果及廣泛運用還有很長一段路要走。
目前研究團隊仍在釐清為何半機械人細胞無法自行複製,初步推測可能是水凝膠基質抑制細胞生長或DNA複製,阻止了細胞分裂。
研究團隊將嘗試使用不同的材料製造這些細胞,並發掘更多用途,但最關鍵的是,目前結果已證明合成細胞的無限可能性,有可能創造出「準生命」或「近乎生命」狀態的細胞。