明尼苏达大学团队构建 SpudCell：从非细胞材料出发的人造细胞可生长、复制 DNA 并分裂

据 IT之家援引《纽约时报》报道，明尼苏达大学 Kate Adamala 带领的科研团队公布了一项人造合成细胞研究成果：名为 SpudCell 的人工细胞能够生长、复制 DNA，并完成分裂。来源显示，这是首次由非细胞材料从零构建、并验证基本细胞分裂循环的人工细胞。对于长期追求“从化学物质走向生命系统”的合成生物学而言，这一成果被视为重要一步。

SpudCell 并不是从天然细胞改造而来，而是由研究人员将多种经过优化的生物分子和化学组分装入带脂质双层的 liposome（脂质体）中构建。其组成包括 36 种纯化酶、位于 9 个 DNA 分子上的约 9 万碱基对基因组，以及包裹这些内容物的脂质膜。研究团队还引入了此前研究中的 DNA 复制系统，使亲代 DNA 能够复制并传递给子代。

SpudCell 如何“吃东西”、变大并分裂

要让人工细胞不只是一个静态容器，关键在于让它具备持续获得物质和能量的能力。来源显示，团队使用了 PURE system（无细胞蛋白质合成系统）试剂体系，其中包含转录、翻译所需的蛋白质、核糖体等生物分子，用于支持蛋白质合成。

为了让 SpudCell 能从外部获取生长所需营养，研究人员加入了可生成分子标签的基因，使其能够与提供脂质、核糖体、酶和小分子的“喂养脂质体”融合。对于小分子，SpudCell 可以通过表面通道吸收；对于蛋白质等无法直接穿过通道的大分子，团队设计了装载这些物质的微小泡体，人工细胞通过碰撞并与泡体融合，获得其中的营养成分。

• 构建来源：由非细胞材料从零组装，而非改造现有天然细胞。
• 核心能力：可生长、复制 DNA，并在多代中完成增殖与分裂。
• 营养机制：通过通道吸收小分子，并与装载大分子的泡体融合获取物质。
• 分裂机制：加入特殊蛋白质后，该蛋白吸附在膜表面并促使膜向内弯曲，最终将单个细胞分成两个新细胞。

随着摄食过程持续，SpudCell 体积增加，并在数小时内达到可分裂状态。研究人员通过向培养体系加入一种特殊蛋白质，促使细胞膜发生内陷，从而完成一分为二的过程。这意味着 SpudCell 不仅能维持内部反应，还初步实现了“生长—复制—分裂”的循环。

初步演化能力：人工细胞开始出现竞争差异

更值得关注的是，团队还测试了 SpudCell 的初步演化能力。研究人员构建了一种突变体，使其与装有营养物的泡体结合得更紧密，再将突变体与原始 SpudCell 按 50∶50 混合。两类人工细胞围绕食物竞争 5 代后，突变体数量超过原始细胞，显示其在营养竞争中占据优势。

这一实验并不意味着人工生命已经被完整创造出来，但它展示了一个关键方向：当人工系统具备复制、分裂和可遗传差异时，就可能在特定环境中呈现选择优势。对合成生物学来说，这为构建更复杂的人工细胞平台提供了实验基础。

影响与解读：合成生物学的“底层平台”正在成形

从科技产业角度看，SpudCell 的意义不只在生命科学本身，也与未来的生物制造、可编程生物系统和自动化实验平台有关。过去，许多生物技术依赖改造天然细胞，例如工程菌、酵母或哺乳动物细胞；而从零搭建人工细胞，意味着研究人员有机会更精细地控制生命样系统的组成、功能和边界条件。

这种路线类似于在生命科学中搭建“最小可运行系统”：先确认哪些部件足以支持生长、复制和分裂，再逐步增加代谢、感知、响应等能力。对于 AI 驱动的自动化实验室而言，类似 SpudCell 的平台未来也可能成为可设计、可测试、可迭代的实验对象，帮助研究人员更系统地探索生命机制。

不过，现阶段 SpudCell 仍属于基础研究成果，距离天然细胞的复杂性还有很长距离。天然细胞拥有庞大的代谢网络、自我修复能力、环境响应机制和高度精细的调控系统，而 SpudCell 目前展示的是人工构建系统中的基本细胞分裂循环。即便如此，从“组装分子”走向“可增殖系统”，已经让合成细胞研究迈过了一个重要门槛。