細胞粘附分子在多細胞有機體中無處不在，其在組織發(fā)育、免疫細胞轉(zhuǎn)運和神經(jīng)系統(tǒng)布線等多種不同過程中能夠指定精確的細胞-細胞間的相互作用。近日，一篇發(fā)表在國際雜志Nature上題為“Programming Multicellular Assembly with Synthetic Cell Adhesion Molecules”的研究報告中，來自加州大學(xué)舊金山分校等機構(gòu)的科學(xué)家們通過研究開發(fā)出了一種類似于“細胞膠水”樣的分子，其或能以精確的方式來指導(dǎo)細胞彼此結(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，同時也是科學(xué)家們在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域長期追求的目標。

這項研究中，研究人員設(shè)計出了含有定制粘附分子的工程化細胞，這些粘附分子能以一種可預(yù)測的方式與特定的伴侶細胞結(jié)合，從而形成復(fù)雜的多細胞組合。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胞，這種方式能促使我們控制與哪些細胞發(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，并會持續(xù)發(fā)育到整個童年期，到了成年時期，很多引導(dǎo)這些產(chǎn)生過程的分子指令就會消失，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胞來制造新的連接，從而克服這一問題，但要做到這一點，需要有能力來精確地涉及細胞之間的相互作用方式；一個組織的特性（諸如機體的皮膚）在很大程度上是由子內(nèi)部不同的細胞的組織方式所決定的，如今我們正在設(shè)計方法來控制細胞的組織方式，這是我們合成擁有我們希望的特性的組織的核心。能讓一個既定的組織變得不同的大部分原因就是其細胞如何緊密地結(jié)合在一起，在一個實體器官中（比如肺部或肝臟），很多細胞都會被緊密結(jié)合在一起，但在免疫系統(tǒng)中，較多的結(jié)合力會促使細胞能通過血管流動或在皮膚或器官組織的緊密結(jié)合的細胞之間爬行，從而抵達病原體或傷口患處。

為了指導(dǎo)細胞結(jié)合的質(zhì)量，研究人員將其設(shè)計的粘附分子分為兩部分，其中該分子的一部分能作為細胞外部的受體，并決定其能相互作用的其它細胞，而細胞內(nèi)的另一部分則能調(diào)整行程的粘合強度，這兩部分都以模塊化的方式混合和匹配，從而就會形成一系列定制化的細胞，并以不同的方式與多種細胞類型進行結(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行研究。

細胞粘附是動物和其它多細胞有機體生物進化的一個關(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細胞到多細胞有機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化機制是如何開始構(gòu)建機體的，本文研究結(jié)果揭示了一種復(fù)雜的分子粘附模式，其能確定哪些細胞會發(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)或工具或能賦予細胞和組織工程學(xué)技術(shù)強大的能力，從而用于系統(tǒng)性研究機體的多細胞組織方式和過程。（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