作為生命組成基本單元，如何構建人造細胞一直是“生命起源”的研究中的一個核心科學命題。人造細胞是細胞的簡化模型，是通過自下而上的方式將功能性分子、元件、模塊重建為一個具有完整生命力的最小單位，并能夠在一個相對封閉的微室內完成自維持、自復制、自適應，以及能量的產生、傳遞和耗散，從而利用無生命的物質來重塑生命。盡管這一領域已經取得了重大進展，但即使是最高度集成的人造細胞也與真實細胞相差甚遠。
近期，浙江大學生物醫學工程與儀器科學學院田良飛研究員在Trends in Chemistry上發表了一篇關于構建可自我維持的人造細胞策略的綜述論文。田良飛研究員基于長期研究探索，在該篇綜述論文提出一個最新觀點：可通過將非平衡態下的生物化學反應嵌入人造細胞系統中，實現其在非平衡態下進行代謝反應。
對于如何構建可自我維持，具有自適應能力的人造細胞系統，作者先后從能量供給模塊的嵌入、復雜反應網絡的構建、穩態模塊的構建三方面，總結了近期的成果進展。此外，作者還對非平衡態下人造細胞的不同行為進行了綜述，例如功能性隔室的構建及相互作用、人造細胞間的群體行為、濃度梯度誘導的人造細胞陣列、人造細胞的震蕩運動等。盡管現有的人造細胞系統已具有真實細胞的部分功能，但是仍存在功能單一、反應網絡簡單的問題。提高人造細胞中可重構的功能模塊的復雜性、嵌入具有正負反饋循環的反應網絡，構建具有自我維持、自適應特性的功能化人造細胞系統是未來該領域的重要發展方向。
論文第一作者為田良飛課題組的博士后王雪靖，通訊作者為田良飛研究員，論文第一單位為浙江大學。
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2589597422002465
