近年来，科学家们已经制造出细胞关键部分的合成版本，如染色体和核糖体。现在，研究人员已经开发出第一个人造“细胞器”——高尔基体的有效原型。
高尔基体由像一叠煎饼一样堆积在一起的囊泡网络组成，它对蛋白质进行化学修饰，以帮助它们保持稳定和功能，并有助于制造复杂的糖类。但它仍然是最不被理解的细胞器之一。“囊泡是流动的，并且不断改变形状，因此很难掌握，”伦斯勒理工学院的化学家罗伯特·林哈特解释说。“虽然我们知道囊泡在堆叠之间流动的总体方向，但我们并不真正知道它们携带的货物是什么。”
为了更好地剖析高尔基体的工作原理，林哈特和他的同事们创建了一个合成版本，设计了一个平方毫米大小的芯片实验室，以模拟高尔基体内部修饰生物分子的酶装配线。样品分子附着在悬浮在3000亿分之一升水滴中的磁性颗粒上，并放置在芯片上。当芯片上这些分子所需的位置被充电时，它会吸引液滴并使其流向那里。该点下方的一个更大的磁铁可以将附着在生物分子上的磁性颗粒固定到位。通过这种方式，液滴可以在装载有酶、糖和其他原材料装配线的腔室中移动。
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在使用广泛使用的血液稀释剂肝素的非活性前体的实验中，科学家们发现他们的设备可以快速有效地修饰抗凝剂使其具有功能，他们在8月12日的《美国化学会杂志》上详细介绍了这些发现。研究人员认为，人造高尔基体可以提供一种比目前使用动物组织的技术更快、更安全的肝素生产方法。
几十年来，科学家们一直在尝试逐个构建细胞，包括创建由合成细胞膜制成的气泡形式的简单人造细胞，以更好地了解地球上的生命是如何开始的。1997年，研究人员设计了第一个人造人类染色体。今年早些时候，哈佛大学的分子技术专家乔治·丘奇和他的同事开发出了人造核糖体——每个细胞内的结构，根据DNA的指令制造蛋白质——在类似细胞的条件下发挥作用。
林哈特和他的同事计划也创建一个合成的内质网 (ER)，核糖体镶嵌在其中，蛋白质合成和折叠发生于此细胞器。“我们甚至想将人造高尔基体和内质网整合在一起，”林哈特说。“我们基本上是在电子芯片上制造细胞的片段，”希望转向更复杂的系统。
注意：本文最初印刷时的标题为“与高尔基体同行”。