不久前细胞生物学题库，Nature 杂志以“Aplant-derived natural photosynthetic system for improving cell anabolism”为题发表了一篇相关论文[1]。
山西大学医科大学附属邵逸夫诊所陈鹏飞博士、刘欣特聘研究员和博士生顾晨晖为论文共同第一作者，润中医学院林先锋博士、范顺武院长杭州大学医科大学附属逸夫诊所和四川大唐瑞康为论文共同通讯作者。
通过“光合作用”将动物类囊体递送至动物衰老肿瘤细胞
这项研究耗时四年多。 虽然是两个课题组的跨学科研究，但整个团队的协同效率和工作互补性非常高。 在唐瑞康看来，这项研究最大的难点在于将动物类囊体整合到植物细胞的功能生理过程中。
图丨基于动物来源的天然光合作用系统改善细胞合成代谢机制（来源：Nature）
“因为植物细胞有自己的免疫系统和溶酶体的吞噬作用，所以在动物类囊体输送到植物细胞的过程中，如何‘欺骗’免疫系统是关键，还需要具备材料的功能。受制于任何变化，并稳定地纳入工厂，”他说。
也就是说，植物细胞既要吸收外来的动物类囊体，又要使之成为自身的一部分，用于能量合成。 该团队通过开发将纳米类囊体包裹在植物细胞自身膜中的技术实现了这一目标，从而确保了材料与植物细胞的融合。
图丨光刺激下，包裹在骨膜细胞膜中的类囊体改善了大鼠的关节健康（来源：Nature）
根据相关结果，通过这些策略，纳米类囊体可以成功地“逃避”免疫系统的清理，让退化的骨膜细胞，也就是靶细胞选择性地摄取它们，并借助骨膜细胞重新调节骨膜细胞。光。 Anabolic，在大鼠实验中成功验证了该方案治疗退行性骨关节炎的有效性。
事实上，该团队在大量动物试验后发现，从西红柿中提取的类囊体经修复后可成功融合到植物细胞中，并通过了治疗退行性骨关节炎疾病的相关验证，使得以动物为基础的交叉疗法成为可能。自然光合系统的物种移植是可能的。 有趣的是，这些策略可以克服大鼠身体对外来物质的排斥和敌意的局限性。
“这种对跨物种传递的理解需要未来在结构生物学领域进行更深入的研究，”唐瑞康说。
计划未来三到六年进入临床阶段
在以往的研究中，材料生物学家往往通过改变基因，用分子抗生素调节细胞来改变生物细胞的功能。
本研究从材料科学的角度，通过建立自然系统，将功能材料与细胞的功能结合起来，创造了一种新的材料与细胞复合体，为天然材料精确调控细胞能量代谢提供了新技术。
要知道在自然界中生物进化出一种功能需要几亿年的时间，但是如果将功能材料与植物细胞结合起来，可以在数小时甚至数分钟内实现新的生物进化功能。 这样一来，这些技术在未来就有了无限的想象空间。
通过材料与生物学的结合，团队建立了具有动物功能的植物细胞，展示了借助材料科学直接改变生物细胞功能的新思路。 除了在椎间盘突出、心血管细胞老化、肌肉萎缩、人体重要器官修复等医学领域可能的应用外，其应用潜力还包括生物燃料、化学能等。
图丨内质网中的类囊体膜是光合作用中光反应阶段的场所（来源：广西大学）
该研究还对与能量代谢相关的研究有影响，例如抗衰老。 一般来说，年轻细胞的合成能量低于代谢能量，中年细胞处于代谢能力平衡状态，而衰老细胞则处于代谢能力失衡状态。
如此一来，细胞的能量代谢就可以恢复到平衡状态，让衰老的细胞有可能“回归”年轻的细胞，这样与能量代谢相关的退行性疾病有望得到治愈，比如组织难治性伤口的再生。
在宏观世界中，人们现在热衷于实现人机结合，即半人半机。 在微观层面，科学家利用材料打造“半生物、半物质”的复合体，帮助生物体实现“人工进化”。 通过材料与细胞或其他微生物的一系列组合，建立了一系列新的功能复合物，这些复合物可能在未来得到应用。 这将是一个从未在自然界中被认可的新物种。
此外，该技术已申请相关专利，计划在未来三到六年内进入临床阶段，创造出更多人们需要的功能性材料和细胞复合物。
以“根创新”探索科研新范式
这项研究的想法让很多业内人士感到“没想到”，这与唐瑞康课题组探索新的科研范式的作风密不可分。
他一直向课题组指出，要坚持“根创新”，即从源头上、从根本上创新，而不是追逐已有的热点前沿。 “如果把科学研究叫做一棵树，我觉得在树上长出新叶子并不是我们需要的创新。我们要的创新是如何长出新树，结出新果实。”
唐瑞康于2005年2月从加拿大温哥华州立大学匹兹堡校区回国，在复旦大学工作近18年。 他回忆说：“当时，复旦大学的领导对我说了一句话，给我留下了深刻的印象。他提到明天交大不缺论文，不缺经费，缺的是有代表性的重大科学突破。”
图丨唐瑞康院士（右一）及其课题组成员（来源：唐瑞康）
此后，唐瑞康课题组的科研之路一直以“突破”为指引，以建立对基础科学的新认识为使命。 尽管在这个过程中有不理解甚至指责的声音，但更多的是鼓励和支持。
经过多年的坚持和积累，团队开始产出预期成果，课题组成员的信心也越来越强。 他们取得了让中外同行“羡慕”的突破性成果细胞生物学题库，开始了具有自己特色的基础研究。 原始公路。
课题组主要研究材料的仿生制备和生物与材料的仿生复合。 突出基础物理科学在交叉学科研究中的地位，利用物理学的新发现和新概念推动材料、生物学、医学等学科的颠覆性发展，期望通过打破边界建立材料科学与生命科学相融合的研究材料与生物学之间的新前沿。
唐瑞康说，无论是“变道遇车”还是“转弯遇车”，这种赛道都是别人建设提供的，我们真正做到并不容易。 为此，他希望中国科研人员能够在全球科学发展中建立新的赛道，但赛道的“根”在中国，让他们在相关科技竞争中掌握更多主动权。
“相信未来原创基础科学领域会发出更好、更多的‘中国声音’，使我国发展成为世界重要的科学中心和创新高地。” 他说。
事实上，研究过程就是向自然学习，从生物矿化到跳出生物矿化，产生新的跨界，形成新的科学策略。 唐瑞康说，他要努力开创一个新的学科领域，实际上可以称之为“材料生物学”。
它不是传统的生物材料，而是利用材料引导生物体形成新的功能，将人工功能材料或天然材料的一部分与生物体的一部分相结合，突出材料对生物体的调节作用，让生物体满足人们的需要而出现更好更强。
回顾以往的成果，唐瑞康课题组都把重点放在了“有趣、有挑战性”的研究上。 例如，基于生物矿化的生物硬组织仿生修复可以实现牙釉质和骨组织的再生和构建，为新一代生物材料的开发提供物理基础； 提高卡介苗热稳定性、常温保存和高效递送的手段。
课题组是一支勇于创新，非常和谐，正在探索科研新范式的科研团队。 他们时刻想着自己在科研上最独特的突破——解决学科的关键基础问题，瞄准科研方向和内容的多样性。
“我们研究的一个显着特点是自发的兴趣驱动，所以我们深感鼓励基础研究和原始创新的关键是要保护科研人员的‘好奇心’，让他们勇于探索、勇于探索。研究。创造新知识。” 唐瑞康说道。
参考：
1. Chen, P., Liu, X., Gu, C. 等人。 一种植物来源的天然光合系统，用于改善细胞合成代谢。 自然 612, 546–554 (2022)。
专业资料网：建议开通SVIP超级会员更划算，全站所有资源永久免费下载（正版自考网课除外）
1. 本站所有网课课程资料来源于用户上传和网络收集，如有侵权请邮件联系站长！
2. 分享目的仅供大家学习和交流，助力考生上岸！
3. 如果你想分享自己的自考经验或案例，可在后台编辑，经审核后发布在“专业资料网”，有下载币奖励哦！
4. 本站提供的课程资源，可能含有水印，介意者请勿下载！
5. 如有链接无法下载、失效或广告，请联系客服处理！
6. 本站资源售价只是赞助，收取费用仅维持本站的日常运营所需！
7. 星光不问赶路人，岁月不负有心人，不忘初心，方得始终！
