Nature：设计“细胞胶水”，促进伤口愈合，实现组织和神经再生

人类的身体组织和器官在子宫内便开始形成，并且在整个童年时期能够继续发育。然而到了成年阶段，人体内多数用于指导生长发育的分子指令已经消失，因此例如神经等部分组织无法在受伤或患病后愈合。

部分研究人员希望通过改造成体细胞，并且帮助细胞之间建立新的连接从而克服这个问题。来自加州大学旧金山分校（UCSF）的研究人员在 Nature 上发表最新研究，该团队设计出了一种含有定制粘附分子的细胞，这些粘附分子能够以精确、可预测的方式与特定伙伴细胞结合，形成复杂的多细胞集合体。

据论文的通讯作者、加州大学旧金山分校的细胞设计研究所所长 Wendell Lim 介绍，这些细胞就像“细胞胶水”一样，研究者能够控制其与哪些细胞之间发生相互作用，并控制这种相互作用的性质。“这为构建组织和器官等新型结构打开了大门。”

人体中不同组织具有不同的特性，这主要取决于不同组织内的细胞结合方式，最直观的区别包括细胞结合在一起的紧密程度。例如在肺或肝等实体器官中，许多细胞会紧密结合。但在免疫系统中，细胞之间的结合较弱，这将允许其能够流过血管或在皮肤或器官组织等紧密的细胞之间穿过从而到达病原体或伤口。

该论文的第一作者、UCSF 细胞设计研究所研究员 Adam Stevens 介绍道，“我们正在设计控制不同细胞组织的方法，这对于合成各类特殊组织来说至关重要。”为此，他们想到了粘附分子。

细胞粘附分子广泛存在于多细胞生物中，其能够将数以万亿计的细胞以高度组织化的模式结合在一起，从而形成各类特定结构、创建神经元回路以及将免疫细胞引导至目标。粘附分子还能促进细胞之间的交流，在组织发育、免疫细胞运输和神经系统等多类过程中发挥关键作用。

为了实现对于细胞结合的精确控制，研究人员开发了合成细胞粘附分子（synCAM）。每个分子都包含两个部分。第一部分充当细胞外部受体，用于决定它将与哪些细胞相互作用。第二部分在细胞内部，用于调节形成键的强度。这两个部分能够以模块化的方式混合和匹配，创建一系列定制的合成细胞粘附分子（synCAM），从而能够以不同的方式结合各种类细胞。

对细胞间粘附能力进行编辑

据研究人员介绍，这些定制化分子所产生的细胞间相互作用，其粘附特性类似于天然相互作用。这种粘附分子工具包能够实现对于新型多细胞结构的合理编程与组装，甚至对天然组织进行系统重塑。

更进一步来看，由于细胞粘附是动物和其它多细胞生物进化过程中的关键作用之一，因此通过这些定制的粘附分子可以更深入地了解从单细胞生物到多细胞生物的发展变化，以及对不同类别的细胞间界面的进化过程产生新的见解。

“令人兴奋的是，研究者或将能够对身体的生成和构建过程产生更多的了解，”Stevens 表示，“我们的工作揭示了一种灵活的粘附分子工具，利用这个工具我们将能够指导细胞组装成各类组织和器官。”这一点正是再生医学领域的长期目标之一。