人工細胞の非対称分裂でブレークスルーを達成 (Chinese-led Team Achieves Breakthrough in Artificial Cell Asymmetric Division)

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2026-05-15 中国科学院(CAS)

中国科学院化学研究所を中心とする国際研究チームは、人工細胞における「非対称分裂」の実現に成功した。研究成果は『Nature』に掲載された。非対称分裂は、生物の細胞分化や組織形成を担う重要な生命現象だが、人工細胞で再現することは極めて困難だった。研究では、多層液晶液滴を人工細胞モデルとして構築し、アルカリホスファターゼや金属イオンを加えることで対称性が自発的に破れ、構造や機能の異なる娘液滴と娘リポソームへ分裂することを確認した。この成果により、生命様機能を持つ人工細胞設計への新たな道が開かれた。今後は、遺伝子発現や代謝ネットワークを組み込み、自然細胞のように世代継承や連続増殖が可能な人工細胞開発を目指すとしている。研究は、合成生命科学や次世代バイオ製造分野への応用が期待される。

<関連情報>

脂質-ヌクレオチド多層膜液滴の分裂における非対称分裂 Asymmetric splitting in dividing lipid-nucleotide multilamellar droplets

He Meng,Liyan Jia,Dong Qiu,Yiyang Lin,Shu Wang,Stephen Mann & Yan Qiao
Nature  Published:13 May 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-026-10489-5

人工細胞の非対称分裂でブレークスルーを達成 (Chinese-led Team Achieves Breakthrough in Artificial Cell Asymmetric Division)

Abstract

Liquid crystalline droplets with molecularly crowded interiors capable of selective biomolecular sequestration and interfacial wetting have been recently developed for the construction of artificial cells (protocells) and chain-like protocell networks1,2,3. The controlled division of these synthetic protocells4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16, however, remains a challenge. Symmetric fission of vesicles and droplets has been shown17,18,19,20,21,22,23,24,25,26 using thermal gradients, dissipative self-assembly, wetting energies and chemical reactions27,28,29,30,31, but asymmetric division is rare. For example, osmotic pressure has been used to induce the asymmetric division of lipid vesicles containing a polyethylene glycol–dextran aqueous two-phase system32 as well as giant unilamellar vesicles prepared with lipid-phase-separated bilayers33. Here we show that structured liquid droplets exhibit asymmetric division in the absence of reconstituted protein machinery. In the presence of alkaline phosphatase or multivalent metal cations, individual multilamellar droplets split to produce two morphologically distinct progeny (droplet and vesicle). We show that heteromorphic division occurs by circumferential growth of a single surface caveola along a latent core–shell domain boundary because of induced changes in lipid headgroup–nucleotide counterion interactions and demonstrate that functional biomolecules are transferred between the different protocell generations. Taken together, our results provide a step towards the bottom-up assembly of proliferating artificial cells.

細胞遺伝子工学
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