近(23)日，北卡羅來納州大學教堂山分校(UNC)，開發出一項不使用天然蛋白質、全由人工建構的細胞骨架技術，透過使用可編程的胜肽-DNA技術，能讓材料在細胞大小的液滴中自行組裝並形成仿生的細胞骨架結構，且在高溫下仍能組裝，有望成為未來再生醫學、藥物傳遞系統和診斷工具等研究的工具。該研究發表於期刊《Nature Chemistry》。

這項技術是透過重新編程DNA序列，使其能用於連結、組合胜肽結構，成為搭建細胞骨架的「建築材料」，且只需將該材料放入以油脂包覆的水滴(water-in-oil droplets)中，就能自動組裝形成可調節縱、橫向比例和力學的類晶狀的(tactoid-shaped)捆束和網路結構。

該材料是模仿組成細胞骨架的肌動蛋白(actin)，以DNA作為交聯劑(crosslinker)，鏈結絲狀胜肽而成。研究論文指出，近年在「人造細胞」的研發上，科學家已提出各種人工合成細胞骨架的方式，使用的材料囊括：聚合物、小分子、奈米碳管(CNT)、DNA、胜肽等。

而胜肽是目前較少被使用的材料，該研究團隊開發的材料，當被限制在細胞大小的油脂包覆水滴內時，根據DNA交聯劑的屬性，不同的結構會被驅動在液滴表層或內腔的空間定位，且能夠將液滴內流通的水透過網路結構，調整到停滯的程度。

此外，研究團隊也展示了透過不同的交聯劑，可如何模仿細胞的型態，使液滴形狀發生變化。

這種創新的方式，意味著科學家可創造出具有特定功能的細胞，甚至可以微調細胞對外部壓力源的反應。

研究人員表示，這項系統即使在華氏122度(攝氏50度)的高溫下，仍能穩定合成細胞，未來也可能透過該方法開發出具有非凡能力、能存在於不適合人類生活環境中的特殊細胞。

研究人員也說明，此研究的目的，並非要創造經久耐用的材料，而是會根據特定任務而設計細胞。

另外，該材料在應用時，也可透過添加不同的胜肽或DNA設計，或是加入其他材料，達到客製化細胞的目的；這些新材料也可以與其他細胞合成技術結合，且有望成為徹底改變生物技術和醫學等領域的潛在應用。

參考資料：

1. 論文原文：https://www.nature.com/articles/s41557-024-01509-w

2. https://www.sciencedaily.com/releases/2024/04/240423135213.htm

(編譯/巫芝岳)