科学家设计“细胞胶”分子，推动细胞精准组装，助力组织器官重构

加州大学旧金山分校（UCSF）的科学家们取得了一项重大突破，他们设计出一种类似于“细胞胶”的分子，可以精确地指导细胞如何相互结合。这项发现代表着再生医学领域的一大进步，因为它朝着构建组织和器官的目标迈出了重要一步。

在人体内，粘附分子广泛存在，它们以高度组织化的方式将数万亿个细胞黏合在一起。它们构建结构，创建神经回路，引导免疫细胞到达目标，促进细胞之间的通信，从而维持身体的自我调节。

根据一项于2022年12月12日发表在《自然》杂志上的研究，科学家们改造了带有定制粘附分子的细胞，这些分子可以与特定的伙伴细胞以可预测的方式结合，形成复杂的多细胞结构。

该研究的资深作者、加州大学旧金山分校的细胞和分子药理学杰出教授Wendell Lim博士表示：“我们可以以某种方式设计细胞，使我们能够控制它们与哪些细胞相互作用，并控制这种相互作用的性质。这为构建组织和器官等新颖结构打开了大门。”

连接再生细胞之间的秘密

人体组织和器官在胚胎发育中开始形成，并在童年时期持续发育。然而，成年后，很多指导这些生成过程的分子指令已经丧失，一些组织（如神经组织）无法从损伤或疾病中恢复。

Lim希望通过改造成体细胞来建立新的连接，但这需要精确地设计细胞如何相互作用。

细胞设计研究所的哈茨研究员、该研究的第一作者Adam Stevens博士表示：“组织（如皮肤）的特性在很大程度上取决于组织内不同细胞的组织方式。我们正在设计控制这种细胞组织的方法，这对于合成具有我们希望其具有的特性的组织至关重要。”

特定组织的独特性在很大程度上取决于细胞结合在一起的紧密程度。例如，在肺或肝脏等实体器官中，许多细胞会非常紧密地结合在一起。而在免疫系统中，细胞之间的结合相对较弱，使得它们能够在血管中流动，或者在皮肤或器官组织中爬行，以达到病原体或伤口。

为了控制细胞粘附的质量，研究人员设计了粘附分子的两个部分。其中一部分充当细胞外受体，决定它将与哪些其他细胞相互作用。第二部分位于细胞内部，调节形成的结合强度。这两个部分可以以模块化的方式组合和匹配，从而创造出一系列定制的细胞，它们在不同类型的细胞中以不同的方式结合。

细胞组装的基本代码

另外，这些发现还具有其他应用潜力。例如，研究人员可以设计组织来模拟疾病状态，以便更容易在人体组织中研究它们。

细胞粘附是多细胞生物体进化的关键一步，而这项研究则让人们更深入地了解了从单细胞到多细胞的进化路径是如何开始的。

Adam Stevens博士表示：“非常令人兴奋的是，我们现在对进化如何开始构建身体有了更多的了解。我们的工作揭示了一种灵活的分子粘附代码，它决定哪些细胞将相互作用以及以何种方式相互作用。现在我们开始了解它，我们可以利用这段代码来指导细胞如何组装成组织和器官。这些工具可能确实具有变革性。”