细胞大小调节分子分离

新的研究表明，细胞大小和细胞膜可能在调节细胞内分子的分布方面发挥关键作用。这一发现提供了一种新的非常规方法，通过人工细胞的大小和界面特性或它们的边界来操纵人造细胞，而不是通过对其化学结构进行分子修饰。这可能有助于从化妆品到制药等多个行业，这些行业希望避免其产品中人工细胞特性发生意外变化，例如在制造疫苗等新药时。

图解了两种聚合物的分离。两种聚合物(红色和绿色)在试管和不同大小的人造细胞中的水溶液。溶液在试管中均匀混合，但在小型人造细胞中，溶液分成两相。图片来源：Yanagisawa等人。

然而，创建和操作这些细胞伴随着许多挑战。“最近，含有多组分分子溶液(或混合物)的人造细胞已被用于化妆品和药品中。虽然这种溶液在试管中没有分离，但有时会在人造细胞中分离，这对应用来说是有问题的，”东京大学艺术与科学研究生院副教授MihoYanagisawa解释说。

这种分离称为液-液相分离(LLPS)，已成为调节生物体生物活性的基本机制。然而，分离的生物分子的类型以及发生这种情况的条件尚未完全了解。这项发表在ACSMaterialsLetters上的最新研究提供了一些急需的见解。

“传统上，分离条件和分离程度被认为与尺寸无关，只要容器尺寸约为1微米或微米(千分之一毫米)或更大，”Yanagisawa说。然而，这项研究的一个令人惊讶的发现是，人造细胞越小，分离发生的程度就越大。

2012年提出了细胞大小依赖行为的想法，但这种现象的细节仍不清楚。东京大学的研究小组使用不同大小的两种聚合物液滴——短聚乙二醇(PEG)和长葡聚糖——在脂质膜中的混合物中进行了多尺度实验，以产生不同大小的人造细胞。

“从这些实验中，我们意识到细胞膜感知分子之间的细微差异并选择首选分子，这是细胞大小依赖性行为的起源。这是研究的主要高潮，”柳泽解释道。“我们相信这一发现提供了一种通过人造细胞容器的空间大小和界面特性来操纵材料的新方法。通过操纵分子结构，这种想法与传统想法完全不同。”

那么接下来呢?Yanagisawa表示，“下一步主要有两个方向：一个是对细胞大小空间对分子行为的影响的物理理解和表述;另一个是药物和化妆品应用，使用考虑到细胞大小效应的人工细胞。”