細(xì)胞粘附分子在多細(xì)胞有機(jī)體中無處不在，其在組織發(fā)育、免疫細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)和神經(jīng)系統(tǒng)布線等多種不同過程中能夠指定精確的細(xì)胞-細(xì)胞間的相互作用。近日，一篇發(fā)表在國際雜志Nature上題為“Programming Multicellular Assembly with Synthetic Cell Adhesion Molecules”的研究報(bào)告中，來自加州大學(xué)舊金山分校等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過研究開發(fā)出了一種類似于“細(xì)胞膠水”樣的分子，其或能以精確的方式來指導(dǎo)細(xì)胞彼此結(jié)合在一起的方式，這一研究發(fā)現(xiàn)代表著科學(xué)家們向構(gòu)建組織和器官邁出了一大步，同時(shí)也是科學(xué)家們?cè)谠偕t(yī)學(xué)領(lǐng)域長期追求的目標(biāo)。

這項(xiàng)研究中，研究人員設(shè)計(jì)出了含有定制粘附分子的工程化細(xì)胞，這些粘附分子能以一種可預(yù)測(cè)的方式與特定的伴侶細(xì)胞結(jié)合，從而形成復(fù)雜的多細(xì)胞組合。研究者Wendell Lim說道，我們能夠以一種特殊的方式來工程化改造細(xì)胞，這種方式能促使我們控制與哪些細(xì)胞發(fā)生相互作用，以及這些相互作用的性質(zhì)，這或許就為構(gòu)建諸如組織和器官等新興結(jié)構(gòu)打開了一扇大門。機(jī)體的組織和器官在胎兒處于母體子宮內(nèi)就開始形成了，并會(huì)持續(xù)發(fā)育到整個(gè)童年期，到了成年時(shí)期，很多引導(dǎo)這些產(chǎn)生過程的分子指令就會(huì)消失，諸如神經(jīng)等組織不能從損傷或疾病中痊愈。

圖片來源：https://www.nature.com/articles/s41586-022-05622-z

研究者Lim希望能通過工程化改造成體細(xì)胞來制造新的連接，從而克服這一問題，但要做到這一點(diǎn)，需要有能力來精確地涉及細(xì)胞之間的相互作用方式；一個(gè)組織的特性（諸如機(jī)體的皮膚）在很大程度上是由子內(nèi)部不同的細(xì)胞的組織方式所決定的，如今我們正在設(shè)計(jì)方法來控制細(xì)胞的組織方式，這是我們合成擁有我們希望的特性的組織的核心。能讓一個(gè)既定的組織變得不同的大部分原因就是其細(xì)胞如何緊密地結(jié)合在一起，在一個(gè)實(shí)體器官中（比如肺部或肝臟），很多細(xì)胞都會(huì)被緊密結(jié)合在一起，但在免疫系統(tǒng)中，較多的結(jié)合力會(huì)促使細(xì)胞能通過血管流動(dòng)或在皮膚或器官組織的緊密結(jié)合的細(xì)胞之間爬行，從而抵達(dá)病原體或傷口患處。

為了指導(dǎo)細(xì)胞結(jié)合的質(zhì)量，研究人員將其設(shè)計(jì)的粘附分子分為兩部分，其中該分子的一部分能作為細(xì)胞外部的受體，并決定其能相互作用的其它細(xì)胞，而細(xì)胞內(nèi)的另一部分則能調(diào)整行程的粘合強(qiáng)度，這兩部分都以模塊化的方式混合和匹配，從而就會(huì)形成一系列定制化的細(xì)胞，并以不同的方式與多種細(xì)胞類型進(jìn)行結(jié)合。研究者Stevens表示，這些研究發(fā)現(xiàn)也有著其它應(yīng)用，比如，研究人員能設(shè)計(jì)出特殊的組織來模擬疾病狀態(tài)，從而使其能更容易地在人體組織中進(jìn)行研究。

細(xì)胞粘附是動(dòng)物和其它多細(xì)胞有機(jī)體生物進(jìn)化的一個(gè)關(guān)鍵階段，定制化的粘附分子或許能幫助研究人員更加深入地理解從單個(gè)細(xì)胞到多細(xì)胞有機(jī)體的途徑是如何開始的。讓研究人員非常興奮的是，如今他們能夠更多地理解進(jìn)化機(jī)制是如何開始構(gòu)建機(jī)體的，本文研究結(jié)果揭示了一種復(fù)雜的分子粘附模式，其能確定哪些細(xì)胞會(huì)發(fā)生相互作用以及以哪種方式發(fā)生相互作用，如今研究人員就能利用一種特殊代碼來指導(dǎo)細(xì)胞如何組裝成為組織和器官，這些工具或許具有革命性的變革作用。

綜上，諸如冷凍電鏡等技術(shù)或工具或能賦予細(xì)胞和組織工程學(xué)技術(shù)強(qiáng)大的能力，從而用于系統(tǒng)性研究機(jī)體的多細(xì)胞組織方式和過程。（Bioon.com）

原始出處：

Stevens, A.J., Harris, A.R., Gerdts, J. et al. Programming Multicellular Assembly with Synthetic Cell Adhesion Molecules. Nature (2022). doi：10.1038/s41586-022-05622-z