细胞“胶水”可以再生组织、愈合伤口、再生神经

加州大学旧金山分校(UCSF)的研究人员设计了一种类似“细胞胶水”的分子，使他们能够以精确的方式指导细胞如何相互结合。这一发现代表着向构建组织和器官迈出了重要一步，这是再生医学长期追求的目标。

黏附分子自然存在于人体各处，拥有数万亿的细胞以高度有组织的方式在一起。它们形成结构，创造神经元回路并进行引导免疫细胞对他们的目标。粘附还有助于细胞之间的交流，以保持身体作为一个自我调节的整体运行。

在一项新的研究中，发表在2022年12月12日的自然，研究人员设计了含有定制的细胞粘附分子它以可预测的方式与特定的伙伴细胞结合，形成复杂的多细胞整体。

“我们能够以一种方式设计细胞，使我们能够控制与哪些细胞相互作用，也可以控制相互作用的性质，”资深作者温德尔·林博士说，他是拜尔斯细胞和分子药理学杰出教授，加州大学旧金山分校细胞设计所所长。“这为构建组织和器官等新型结构打开了大门。”

再生细胞之间的连接

身体组织和器官在子宫内开始形成，并在儿童时期继续发育。到了成年，许多指导这些生殖过程的分子指令已经消失，一些组织，如神经，不能从损伤或疾病中愈合。

Lim希望通过改造成年细胞来建立新的连接来克服这一问题。但要做到这一点，需要精确地设计细胞之间如何相互作用的能力。

“一个组织的特性，比如你的皮肤，在很大程度上是由不同细胞在其中的组织方式决定的，”细胞设计研究所的哈茨研究员、该论文的第一作者亚当·史蒂文斯博士说。“我们正在设计控制细胞组织的方法，这对于能够合成具有我们想要的特性的组织至关重要。”

一个特定组织之所以与众不同，很大程度上取决于它的细胞紧密结合在一起的程度。在像肺或肝这样的固体器官中，许多细胞会紧密结合。但是在免疫系统，较弱的化学键使细胞能够流过血管或者在紧密结合的皮肤细胞或器官组织之间爬行，以接触病原体或伤口。

为了指导细胞结合的质量，研究人员设计了他们的附着力分子分为两部分。分子的一部分在细胞外充当受体，并决定它将与哪些其他细胞相互作用。细胞内的第二部分调节形成的键的强度。这两个部分可以以模块化的方式混合和匹配，创建一组定制的单元格，这些单元格在单元格类型的光谱上以不同的方式结合。

单元汇编的底层代码

史蒂文斯说，这些发现还有其他用途。例如，研究人员可以设计组织来模拟疾病状态，从而更容易在人类身上进行研究组织。

细胞粘附是动物和其他动物进化过程中的一个关键发展多细胞生物自定义粘附分子可能会让我们更深入地了解单细胞生物到多细胞生物的路径是如何开始的。

他说:“我们现在对进化如何开始构建身体有了更多的了解，这非常令人兴奋。”“我们的工作揭示了一种灵活的分子粘附代码，它决定了哪些细胞将以何种方式相互作用。现在我们开始理解它了，我们可以利用这些代码来指导如何操作细胞组装成组织和器官。这些工具可能真的具有变革性。”

其他作者包括加州大学旧金山分校细胞设计研究所和细胞与分子药理学部门的Josiah Gerdts, Ki Kim和Wesley McKeithan，再生医学和干细胞研究中心的Eli and Edythe Broad中心和细胞与分子药理学部门的Jonathan Ramirez和Faranak Fattahi，加州大学旧金山分校颅面生物学项目和口腔面部科学系的Coralie Tentesaux和Ophir Klein，以及Andrew Harris和Dan Fletcher。加州大学伯克利分校生物工程系教授。