美國加州大學舊金山分校 ( UC San Francisco ) 的研究人員在《 Nature 》雜誌上發表了一項新研究，他們設計出一種類似「細胞膠水」（cellular glue）的分子，使它們能夠以精確的方式指示細胞如何相互結合。這項發現，代表了科學界朝著「構建組織和器官」更近了一步，而構建組織和器官正是再生醫學長期追求的目標。
黏著的分子( Adhesive molecules ) 自然地遍布於全身，它們以高度組織化的模式將數十萬億的細胞結合在一起，形成特定結構，創造神經元迴路並將免疫細胞引導至目標。這種黏著同時促進細胞之間的交流，使身體的自我調節發揮整體作用。研究人員設計了含有特製黏連分子的細胞，這些黏著分子以可預測的方式與特定夥伴細胞結合，形成複雜的多細胞集合體。
借助細菌組裝人工細胞，合成生物學又一新突破！（基因線上國際版）以可控方式設計細胞，並重新生成細胞之間的連接
加州大學舊金山分校細胞設計研究所 ( UCSF’s Cell Design Institute ) 所長，該文的資深作者 Wendell Lim 博士表示，研究團隊以一種可控的方式設計細胞，來控制不同細胞間的交互作用與作用的性質，這為構建組織和器官等新型結構打開了大門。
身體的組織和器官在母親的子宮內開始形成，並在童年時期繼續發育。到成年時，許多指引這些生長過程的分子指令就消失了，因此一些如神經的組織，在受傷或疾病就無法癒合。
研究人員希望透過改造成體細胞建立新的連結來克服這個問題。但要達到這樣的目的，必須要能夠精確設計細胞相互作用的能力。該論文的第一作者 Adam Stevens 博士說：「組織的特性，例如我們的皮膚，在很大程度上取決於不同細胞在其中的組織方式。而我們正在設計控制這種細胞組織的方法，這對於能夠合成具我們希望具有特性的組織非常重要。」
使特定組織與眾不同的大部分原因，在於其細胞結合的緊密程度。在實體器官如肺臟或肝臟等，細胞多會緊密結合。但在免疫系統中，較弱的結合使細胞能夠流過血管，或從皮膚及器官組織的緊密結合的細胞之間通過，以到達病原體或傷口。
研究人員將他們的黏著分子分為兩部分，以研究指引細胞結合的品質。該分子的一部分充當細胞外部的受體，決定它將與哪些細胞相互作用；另一部分在細胞內部，調節形成的連結 ( bond ) 的強度。 這兩個部分可以以模組化方式混合和匹配，創造一系列特定的細胞，並以不同的方式結合各種類型的細胞。
細胞組成的基礎代碼，對生物進化的建構有進一步的了解
細胞黏著 ( Cell adhesion ) 是動物和其他多細胞生物進化過程中的一個關鍵發展，特製的黏著分子可以更深入地了解從單細胞生物到多細胞生物的路徑是如何開始的。除此之外， Stevens 博士表示，這些發現還有其他應用，如研究人員可以設計組織來模擬疾病狀態，進而更容易在人體組織中研究相關疾病。研究團隊的工作對進化是如何開始構建身體，有了更多的了解。這項變革性的研究揭示了一種靈活的分子黏著代碼，它決定了哪些細胞將以何種方式相互作用，未來或許可以進一步利用這個代碼，來引導細胞如何組成組織和器官。
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1. https://www.nature.com/articles/s41586-022-05622-z
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