인공 셀

인공 세포 또는 최소 세포는 생물학적 세포의 하나 또는 여러 기능을 모방 한 조작 된 입자입니다. 이 용어는 특정 물리적 실체를 지칭하는 것이 아니라 오히려 생물학적 세포의 특정 기능이나 구조가 합성 실체로 대체되거나 보충 될 수 있다는 개념에 관한 것이다. 종종 인공 세포는 생물학적 활성 물질을 둘러싸는 생물학적 또는 고분자 막입니다. 따라서 나노 입자, 리포솜, 폴리머 쏘솜, 마이크로 캡슐 및 기타 여러 입자가 인공 세포로 인정됩니다. 마이크로 캡슐화는 막 내부의 신진 대사, 작은 분자의 교환 및 큰 물질이 통과하는 것을 방지합니다. 캡슐화의 주요 장점으로는 신체의 모방 개선,화물의 용해도 증가 및 면역 반응 감소입니다. 주목할 만하게, 인공 세포는 hemoperfusion에서 임상 적으로 성공적이었다.

합성 생물학 분야에서 “살아있는”인공 세포는 에너지를 포착하고, 이온 그래디언트를 유지하고, 거대 분자를 포함하고 정보를 저장하고 돌연변이를 일으킬 수있는 완전히 합성 된 세포로 정의되었습니다. 그러한 세포는 아직 기술적으로 가능하지는 않지만 완전히 합성 된 게놈이 유전체 적으로 제거 된 숙주 세포에 도입 된 인공 세포의 변형이 만들어졌다. 세포질 성분뿐만 아니라 숙주 세포로부터의 막이 유지되기 때문에 완전히 인공적이지는 않지만, 조작 된 세포는 합성 게놈의 제어하에 있으며 복제 할 수 있습니다.

역사
최초 인공 세포는 1960 년대 McGill 대학의 Thomas Chang이 개발했습니다. 이 세포들은 나일론, 콜로 디온 또는 가교 결합 된 단백질의 극히 얇은 막으로 구성되어 있으며, 그 반투성 특성은 세포 내외로 작은 분자의 확산을 허용했습니다. 이 세포는 미크론 크기이며 세포, 효소, 헤모글로빈, 자성 물질, 흡착제 및 단백질을 함유하고 있습니다.

나중에 인공 세포는 100- 마이크로 미터에서 나노 미터 범위의 범위를 가지며 미생물, 백신, 유전자, 약물, 호르몬 및 펩타이드를 운반 할 수 있습니다. 인공 세포의 임상 적 사용은 활성탄의 캡슐화에 의한 혈액 관류에 있었다.

1970 년대 연구원들은 효소, 단백질 및 호르몬을 생분해 성 마이크로 캡슐에 도입하여 나중에 레쉬 – 니한 (Lesch-Nyhan) 증후군과 같은 질병에 임상 적 사용을 유도했습니다. Chang의 초기 연구는 인공 적혈구에 초점을 맞추었지만 1990 년대 중반에만 생분해 성 인공 적혈구가 개발되었다. 생물학적 세포 캡슐화의 인공 세포는 1994 년 당뇨병 환자에서 치료를 위해 처음 사용되었으며, 이후 간세포, 성체 줄기 세포 및 유전자 조작 세포와 같은 다른 유형의 세포가 캡슐화되어 조직 재생에 사용하기 위해 연구 중이다. .

2011 년 12 월 29 일 하버드 대학의 화학자들은 인공 세포막의 생성을보고했습니다.

2014 년까지 세포벽과 합성 DNA가있는 자체 복제 합성 세균 세포가 생산되었습니다. 그 해 1 월 연구자들은 일하는 세포 기관을 통해 여러 화학 반응을 일으킬 수있는 인공 진핵 세포를 만들었다.

2018 년 9 월, 캘리포니아 대학의 연구진은 박테리아를 죽일 수있는 인공 세포를 개발했습니다. 세포는 박테리아를 파괴하기 위해 상향식 (레고 블록처럼)에서 조작되었습니다.

기재
인공 세포 용 멤브레인은 간단한 고분자, 가교 결합 단백질, 지질 막 또는 고분자 – 지질 복합체로 만들어 질 수 있습니다. 또한, 멤브레인은 알부민, 항원, Na / K-ATPase 캐리어 또는 이온 채널과 같은 구멍과 같은 표면 단백질을 제공하도록 조작 할 수 있습니다. 멤브레인 제조에 일반적으로 사용되는 물질은 알긴산 염, 셀룰로오스 및 히드 록시 에틸 메타 크릴 레이트 – 메틸 메타 크릴 레이트 (HEMA-MMA), 폴리 아크릴로 니트릴 – 폴리 염화 비닐 (PAN-PVC) 말하는. 사용 된 물질은 세포막의 투과성을 결정하는데, 이는 중합체가 절단 된 분자량 (MWCO)에 의존한다. MWCO는 모공을 자유롭게 통과 할 수있는 분자의 최대 분자량이며 영양분, 폐기물 및 기타 중요한 분자의 적절한 확산을 결정하는 데 중요합니다. 친수성 중합체는 생체 적합성을 갖는 잠재 성을 가지며 중합체 미셀, 졸 – 겔 혼합물, 물리적 블렌드 및 가교 화 입자 및 나노 입자를 포함하는 다양한 형태로 제조 될 수있다. 특별한 관심 대상은 자극 전달 반응성 고분자로서 목표 된 전달에 사용하기 위해 pH 또는 온도 변화에 반응합니다. 이들 중합체는 거시적 주사를 통해 액체 형태로 투여 될 수 있고, pH 또는 온도의 차이로 인하여 응고되거나 응집 될 수있다. 나노 입자 및 리포좀 제제는 또한 물질 캡슐화 및 전달에 일상적으로 사용됩니다. 리포좀의 주요 장점은 세포막과 세포막을 융합시키는 능력입니다.

예비
인공 세포 준비 및 캡슐화에 대한 많은 변형이 개발되었습니다. 전형적으로, 나노 입자, 폴리머 솜 또는 리포좀과 같은 소포가 합성된다. 유제는 전형적으로 고압 균질 기 또는 미세 유동 장치와 같은 고압 장치의 사용을 통해 제조된다. 니트로 셀룰로즈에 대한 두 가지 마이크로 캡슐화 방법은 아래에 설명되어 있습니다.

고압 균질화
고압 균질화 기에서, 오일 / 액체 현탁액 중의 2 가지 액체는 매우 높은 압력하에 작은 오리피스를 통해 강제로 공급됩니다. 이 과정은 제품을 나눠서 매우 미세한 입자를 만들 수 있습니다 (1 nm 정도).

미세 유동화
이 기술은 특허받은 Microfluidizer를 사용하여 균질화 기보다 작은 입자를 생성 할 수있는 더 많은 양의 균질 현탁액을 얻습니다. 호 모지 나이저는 먼저 거친 현탁액을 생성하는데 사용되며, 그후 고압 하에서 마이크로 유동화 기내로 펌핑된다. 그 다음, 흐름은 원하는 입자 크기가 얻어 질 때까지 상호 작용 챔버에서 매우 높은 속도로 반응 할 두 개의 흐름으로 분할된다. 이 기술은 인지질 리포솜의 대규모 생산 및 후속 재료 나노 캡슐화를 허용한다.

드롭 메소드
이 방법에서는 세포 용액을 셀룰로오스 질산염의 콜로 디온 용액에 적하 혼합한다. 방울이 콜로 디온을 통과 할 때, 콜로 디온의 계면 중합 특성 덕분에 막으로 코팅됩니다. 세포는 나중에 멤브레인이 세팅되고 최종적으로 염수 용액으로 부유되는 파라핀으로 침강한다. 이 드롭 방법은 생물학적 세포, 줄기 세포 및 유 전적으로 조작 된 줄기 세포를 캡슐화하는 대형 인공 세포를 만드는 데 사용됩니다.

유제 법
에멀젼 방법은 캡슐화 될 물질이 일반적으로 더 작고 에멀젼을 생성하기 위해 콜리 돈이 상부에 첨가되고 원심 분리되거나 그렇지 않으면 방해받는 반응 챔버의 바닥에 놓여지는 점이 다르다. 이어서, 캡슐화 된 물질을 살균 용액에 분산시키고 현탁시킨다.

임상 관련성

약물 방출 및 전달
약물 전달에 사용되는 인공 세포는 그 내용물이 막 밖으로 확산되거나 숙주 표적 세포에 의해 삼켜지고 소화되기 때문에 다른 인공 세포와 다르다. 나노 캡슐, 나노 입자, 폴리머 쏘 또는 기타 용어의 변형으로 지칭 될 수있는 서브 미크론 지질막 인공 세포가 종종 사용됩니다.

효소 요법
효소 요법은 효소가 과다 발현되고, 과소 표현되거나, 결함이 있거나, 전혀 존재하지 않는 유전 대사 질환에 대해 적극적으로 연구되고 있습니다. 불완전한 효소가 과다 발현되거나 발현되는 경우 적혈구를 보상하기 위해 활성 형태의 효소가 체내에 도입됩니다. 다른 한편, 효소 과다 발현은 경쟁적인 비 기능성 효소의 도입에 의해 중화 될 수있다; 즉, 기질을 비 활성 제품으로 대사시키는 효소이다. 인공 세포 내에 놓여질 때 효소는 유리 효소와 비교하여 훨씬 더 오랜 기간 동안 기능을 수행 할 수 있으며 고분자 접합에 의해 더욱 최적화 될 수 있습니다.

인공 세포 캡슐화하에 연구 된 첫 번째 효소는 생쥐의 림프 육종 치료를위한 아스파라긴 분해 효소였다. 이 치료는 종양의 발병 및 성장을 지연시켰다. 이러한 초기 연구 결과는 티로신 의존성 흑색 종에서 효소 전달을위한 인공 세포의 사용에 대한 추가 연구를 이끌어 냈습니다. 이 종양은 성장을 위해 정상 세포보다 티로신에 대한 의존성이 더 높으며 연구 결과 쥐의 전신 수준의 티로신 수치를 낮추면 흑색 종의 성장을 억제 할 수 있다는 연구 결과가 있습니다. tyrosinase의 전달에 인공 세포의 사용; 그리고 효소를 분해하는 효소는 효소의 안정성을 높여 주며,식이 요법에서 티로신 저하와 관련된 심각한 부작용없이 티로신 제거에 효과가 있음을 보여줍니다.

인공 세포 효소 요법은 특정 암에서 이포 스파 마이드와 같은 전구 약물의 활성화에도 중요합니다. 이 프로 드러그를 활성 약물로 전환시키는 시토크롬 p450 효소를 캡슐화하는 인공 세포는 췌장암에 축적되거나 종양 부위에 가까운 인공 세포를 이식하도록 맞춤화 될 수있다. 여기서, 활성화 된 이포 스파 마이드의 국소 농도는 신체의 나머지 부분보다 훨씬 높아서 전신 독성을 예방할 수 있습니다. 이 치료법은 동물에서 성공적이었고 상 I / II 임상 시험에서 진행성 췌장암 환자에서 중간 생존율이 두 배로 증가했으며 1 년 생존율은 3 배 증가했습니다.

유전자 치료
유전 질환의 치료에서 유전자 치료는 괴롭혀 진 개인의 세포 내에서 유전자를 삽입, 변경 또는 제거하는 것을 목표로합니다. 이 기술은 바이러스 성 벡터에 크게 의존하여 삽입 돌연변이 유발 및 전신 면역 반응에 대한 우려로 임상 사망시 인간 사망과 백혈병 발생을 초래합니다. 네이 키드 또는 플라스미드 DNA를 자체 전달 시스템으로 사용하여 벡터에 대한 필요성을 없앰으로써 전신 투여시 낮은 전달 효율 및 낮은 조직 표적화와 같은 문제가 발생합니다.

인공 세포는 비 바이러스 성 벡터로 제안되어 유전자 조작 된 비자가 세포를 캡슐화하고 생체 내에서 재조합 단백질을 전달하기 위해 이식 하였다. 이러한 종류의 면역 차단은 돌연변이 마우스에서 성장 지연을 구제 한 마우스 성장 호르몬을 함유 한 인공 세포의 전달을 통해 마우스에서 효율적으로 입증되었습니다. 췌장암, 측삭 경화증 및 통증 조절을위한 몇 가지 전략이 인간 임상 시험으로 발전했습니다.

Hemoperfusion
인공 세포의 임상 적 사용은 활성탄의 캡슐화에 의한 혈액 관류에 있었다. 활성탄은 많은 대형 분자를 흡착 할 수있는 능력을 가지고 있으며 우연한 중독 또는 과량 투여시 혈액에서 독성 물질을 제거하는 능력으로 오랫동안 알려져 왔습니다. 그러나 직접적인 숯 투여를 통한 재관류는 혈전 색전 및 혈구 손상을 초래하고 혈소판에 의한 제거로 이어 지므로 유독합니다. 인공 세포는 극한의 막 안에 위험화물을 보관하면서 독소가 세포로 확산되도록합니다.

인공 세포의 혈액 순환은 혈액 여과가 물리적 인 막에 의한 크기 분리를 통해서만 이루어지는 혈액 투석보다 덜 비싸고 효율적인 해독 옵션으로 제안되었습니다. hemoperfusion에서는 수천 개의 흡착제 인공 세포가 환자의 혈액 관류를 통해 양쪽 끝에 두 개의 스크린을 사용하여 작은 용기 안에 보관됩니다. 혈액이 순환함에 따라 독소 또는 약물이 세포 내로 확산되어 흡수 물질에 의해 유지됩니다. 인공 세포막은 투석에 사용되는 세포막의 두께가 훨씬 얇기 때문에 크기가 작기 때문에 세포막 표면적이 높습니다. 이것은 세포의 일부가 전체 인공 신장 기계보다 이론적으로 대량 전달 될 수 있음을 의미합니다. 이 장치는 우연 또는 자살 중독을 치료 한 환자를위한 일상적인 임상 방법으로 설립되었지만 이러한 장기 기능의 일부를 수행하여 간부전 및 신부전 치료제로도 도입되었습니다. 인공 세포의 혈액 관류는 또한 인공 면역 세포의 표면에 알부민과 같은 면역 흡착 물질을 부착시켜 항체를 체내에서 제거 할 수있는 면역 흡착에 사용하기 위해 제안되어왔다. 이 원칙은 골수 이식을위한 혈장에서 혈액형 항체를 제거하고 저밀도 지단백질을 제거하는 단일 클론 항체를 통한 고 콜레스테롤 혈증 치료에 사용되었습니다. Hemoperfusion은 혈액 투석 제조 산업이 약한 국가에서 특히 유용합니다. 그 이유는 기기가 더 저렴 해지고 신부전 환자에서 사용되는 경향이 있기 때문입니다.

캡슐화 된 세포
인공 세포 준비의 가장 일반적인 방법은 세포 캡슐화입니다. 캡슐화 된 세포는 전형적으로 액체 세포 현탁액으로부터 제어 된 크기의 방울의 생성을 통해 얻어지며, 이들은 빠르게 고형화되거나 겔화되어 안정성이 추가된다. 안정화는 온도의 변화 또는 재료 가교를 통해 달성 될 수있다. 세포가 보는 미세 환경은 캡슐화시 변경됩니다. 그것은 전형적으로 단분자층에서 고분자막 내 고분자 지지체의 현탁액으로 변합니다. 이 기법의 단점은 세포를 캡슐화하면 생존력과 증식 및 분화능이 감소한다는 것입니다. 또한, 마이크로 캡슐 내의 일정 시간 후에, 세포는 산소 및 대사성 폐기물의 교환을 억제하는 클러스터를 형성하여 세포 사멸 및 괴사를 유도하여 세포의 효능을 제한하고 숙주의 면역계를 활성화시킨다. 인공 세포는 당뇨병 치료를위한 랑게르한스 섬 (langerhans), 부 갑상선 세포 및 부신 피질 세포를 포함한 수많은 세포를 이식하는데 성공했습니다.

캡슐화 된 간세포
장기 기증자 부족으로 인하여 인공 세포가 간 기능 부전의 대체 요법에 핵심 역할을합니다. 간세포 이식을위한 인공 세포의 사용은 동물 간 질환 및 바이오 인공 간 장치의 모델에서 간 기능을 제공하는 데있어 타당성 및 효능을 입증 하였다. 연구는 간세포가 마이크로 담체의 표면에 부착되어 폴리 라이신의 외피에 의해 덮인 알지네이트 미세 액 적은 3 차원 매트릭스에 캡슐화 된 간세포로 진화 된 실험을 막아 냈다. 이 전달 방법의 가장 큰 장점은 치료 기간 동안 면역 억제 요법을 우회하는 것입니다. 간세포 캡슐화는 생물학적 간에서 사용하기 위해 제안되어왔다. 이 장치는 격리 된 간세포가 내장 된 원통형 챔버로 구성되며,이 챔버를 통해 환자의 혈장이 혈액 순환의 한 유형으로 체외 순환됩니다. 마이크로 캡슐은 부피 대비 표면적이 크기 때문에 기판 확산을위한 넓은 표면을 제공하며 많은 수의 간세포를 수용 할 수 있습니다. 유도 된 간 손상 마우스에 대한 치료는 생존율의 유의 한 증가를 보였다. 인공 간 시스템은 아직 초기 개발 단계에 있지만 장기 이식을 기다리는 환자 나 간장이 정상 기능을 회복하기에 충분할 때까지 잠재력을 보입니다. 지금까지 인공 간 시스템을 이용한 임상 시험과 말기 간 질환에서의 간세포 이식은 건강 지표의 향상을 보였으 나 아직 생존율을 향상시키지 못했습니다. 단기 이식과 인공 간세포의 응집은 주된 장애물이다. 줄기 세포와 함께 캡슐화 된 간세포는 배양에서 더 큰 생존률을 보이고 이식 후 및 인공 줄기 세포의 이식만으로도 간 재생을 보였다. 그러한 관심은 재생 의학에서 캡슐화를위한 줄기 세포의 사용에서 발생했습니다.

캡슐화 박테리아 세포
살아있는 박테리아 세포 콜로니의 경구 섭취가 제안되었으며, 현재 장내 미생물 모세포의 변조, 설사 질환의 예방, H.pylori 감염의 치료, 아토피 성 염증, 락토오스 불내성 및 면역 조절을위한 치료법으로 사용되고 있습니다. 제시된 행동 메커니즘은 완전히 이해되지는 않았지만 두 가지 주요 효과가 있다고 믿어진다. 첫 번째는 박테리아가 독소 생산 박테리아와 경쟁하는 영양 효과입니다. 두 번째는 식민지에 대한 저항력을 자극하고 면역 반응을 자극하는 위생 효과입니다. 세균 배양 물의 경구 전달은 종종 면역계의 표적이되고 종종 구강으로 복용 할 때 파괴되기 때문에 종종 문제가됩니다. 인공 세포는 신체에 모방을 제공하고 선택적 또는 장기간 방출을함으로써 위장 시스템에 도달하는 박테리아의 생존 능력을 증가시킴으로써 이러한 문제를 해결합니다. 또한 살아있는 박테리아 세포 캡슐화는 치료 용으로 펩타이드를 포함한 소분자를 신체 내로 확산시킬 수 있도록 설계 될 수 있습니다. 박테리아 전달에 성공적으로 입증 된 멤브레인에는 셀룰로스 아세테이트 및 알긴산 염의 변이체가 있습니다. 박테리아 세포의 캡슐화로 인해 arosen이있는 추가 용도로는 결핵균 (M. Tuberculosis)의 공격으로부터의 보호 및 면역 시스템에서 Ig 분비 세포의 상향 조절 (upregulation)이 있습니다. 이 기술은 전신 감염, 대사 활동의 위험 및 유전자 전달의 위험성에 의해 제한됩니다. 그러나, 더 큰 도전은 관심있는 장소에 충분한 생존 가능한 세균의 전달에 남아 있습니다.

인공 혈액 세포

산소 운반선
나노 크기의 산소 운반체는 적혈구의 다른 구성 요소가 부족하지만 적혈구 대체물의 한 유형으로 사용됩니다. 그들은 정제 된 동물, 인간 또는 재조합 헤모글로빈을 둘러싼 합성 고분자 소체 또는 인공 막으로 구성됩니다. 전반적으로, 헤모글로빈 전달은 수정없이 전달 될 때 독성이 강하기 때문에 계속해서 어려움이 있습니다. 일부 임상 시험에서, 1 세대 헤모글로빈 혈액 대체물에 대해 혈압 강하 효과가 관찰되었습니다.

적혈구
혈액에 인공 세포를 사용하는 것에 대한 연구 관심은 1980 년대의 AIDS 공포 이후에 나타났다. 질병 전염의 가능성을 우회하는 것 외에도 인공 적혈구는 혈액형, 면역 반응 및 42 일의 짧은 저장 수명과 같은 동종 혈액 수혈과 관련된 단점을 없애기 때문에 바람직합니다. 헤모글로빈 대용품은 1 년 이상 냉장 상태가 아닌 실온에서 보관할 수 있습니다. 탄산염뿐만 아니라 산소 운반체뿐만 아니라 세포와 관련된 효소를 포함하는 완전한 작동 적혈구를 개발하려는 시도가있었습니다. 첫 시도는 적혈구 멤브레인을 지질 멤브레인을 통해 캡슐화 한 후 최근에는 생분해 성 고분자 멤브레인으로 뒤덮은 초박형 고분자막으로 대체하여 1957 년에 이루어졌습니다. 지질 및 관련 단백질을 포함하는 생물학적 적혈구 막은 또한 나노 입자를 캡슐화하고 대 식세포 흡수 및 전신 제거를 우회하여 생체 내 체류 시간을 증가 시키는데 사용될 수있다.

Leuko-polymersome
leuko-polymersome은 백혈구의 접착 특성을 갖도록 설계된 중합체 성체입니다. Polymersomes는 약이나 효소와 같은 많은 활성 분자를 캡슐화 할 수있는 이중층 시트로 구성된 소포입니다. 백혈구의 접착 특성을 멤브레인에 추가함으로써 신속하게 흐르는 순환계 내에서 상피 벽을 따라 감속 또는 굴러 갈 수 있습니다.

합성 세포

최소 셀
독일의 병리학 자 루돌프 비르 코우 (Rudolf Virchow)는 생명체가 세포에서 나올뿐 아니라 모든 세포가 다른 세포에서 나온다는 생각을 제기했다. “Omnis cellula e cellula”. 지금까지 인공 세포를 만드는 대부분의 시도는 세포의 특정 작업을 모방 할 수있는 패키지를 만들었을뿐입니다. 무 세포 전사 및 번역 반응의 발전은 많은 유전자의 발현을 가능하게하지만, 이러한 노력은 완전히 작동 가능한 세포를 생산하는 것과는 거리가 멀다.

미래는 프로토 셀 (protocell), 또는 삶을위한 최소한의 요구 사항을 모두 갖춘 셀을 만드는 데 있습니다. J. Craig Venter Institute의 회원은 하향식 전산 접근법을 사용하여 살아있는 유기체의 유전자를 최소한의 유전자 집합으로 만들었습니다. 2010 년에이 팀은 유전체가없는 빈 박테리아에 삽입 된 생명체의 최소 요구 조건으로 간주되는 종합적으로 생성 된 DNA를 사용하여 Mycoplasma mycoides (Mycoplasma laboratorium)의 복제 균주를 만드는 데 성공했습니다. 탑 다운 (top-down) 생합성 과정을 통해 연료로 수소를 생성하거나 대기 중에 과량의 이산화탄소를 포획하는 등의 수익성 높은 기능을 수행 할 수있는 새로운 유전자를 삽입 할 수 있기를 기대합니다. 무수한 규제, 대사 및 신호 네트워크가 완전히 특징 지어지지 않습니다. 이러한 하향식 접근법은 기본 유기체 조절이 복잡하고 불완전하게 정의 된 분자 구성을 가지고 있기 때문에 기본 분자 조절에 대한 이해에 한계가 있습니다.
인공 세포를 만들기위한 상향식 접근법은 전적으로 생명체가 아닌 물질로부터 원시 세포를 만드는 것입니다. 합성 유전 정보를 이용하여자가 복제가 가능한 DNA로 인지질 이중층 소체를 만드는 것이 제안되었다. 인공 세포의 세 가지 주요 요소는 지질막의 형성, 주형 과정을 통한 DNA 및 RNA 복제 및 막을 통한 활성 수송을위한 화학 에너지의 수확이다. 이 제안 된 프로토 셀과 예견되고 마주 치게되는 주요 장애물은 생명을위한 모든 충분한 정보를 보유하고있는 최소한의 합성 DNA의 창조와 분자 자기 조직과 같은 세포 발달에 필수적인 비 유전 적 구성 요소의 재생산이다. 그러나 이런 종류의 상향식 접근법은 세포 수준의 조직과 생물학적 삶의 기원에 대한 근본적인 질문에 대한 통찰력을 제공 할 것으로 기대됩니다. 지금까지 생명의 분자를 사용하여 자기 복제가 가능한 완벽한 인공 세포는 합성되지 않았으며,이 목표는 다양한 그룹이 현재 목표를 향해 노력하고 있지만 여전히 먼 미래에 있습니다.

프로토 셀을 생성하기 위해 제안 된 또 다른 방법은 원시 수프 (primordial soup)로 알려진 진화 중에 존재했다고 여겨지는 상태와 더욱 유사합니다. 다양한 RNA 폴리머가 베 시클 내에 캡슐화 될 수 있으며, 그러한 작은 경계 조건에서 화학 반응이 테스트 될 것입니다.

생물학에 대한 막대한 투자는 ExxonMobil과 같은 대기업에서 이루어졌으며, ExxonMobil은 Synthetic Genomics Inc와 파트너 관계를 맺었습니다. 조류로부터 연료를 개발하는 Craig Venter 자신의 biosynthetics 회사.

전자 인조 셀
2004 년부터 2015 년까지 존 맥카 스킬 (John McCaskill)이 조정 한 일련의 3 개 EU 프로젝트에서 전자 인공 세포 (Electronic Artificial Cell)의 개념이 확장되었습니다.

유럽 ​​연합 집행위원회 (European Commission)는 2004 년부터 2008 년까지 “프로그램 가능한 인공 세포 진화”(Programmable Artificial Cell Evolution, PACE) 프로그램의 개발을 후원했다.이 프로그램의 목표는 “단순한 것에서 구축 된 미세한 자기 조직화, 자기 복제 및 진화 가능한 자치 단체의 창설” 정보 시스템으로의 궁극적 인 통합을 위해 “특정 기능을 수행하도록 유 전적으로 프로그래밍 할 수있는 유기 및 무기 물질” PACE 프로젝트는 Norman Packard, Steen Rasmussen, Mark Beadau 및 John McCaskill이 제안한 것처럼 화학적으로 누락 된 기능을 보완 할 수있는 인공 세포 용 미세 유체 생명 유지 시스템 인 최초의 Omega Machine을 개발했습니다. 궁극적 인 목표는 복잡한 마이크로 스케일 프로그램 가능 환경에서 진화 할 수있는 하이브리드 셀을 얻는 것이 었습니다. 그런 다음 오메가 기계의 기능을 단계적으로 제거하여 인공 세포 화학에 대한 일련의 해결 가능한 진화 과제를 제시 할 수 있습니다. 이 프로젝트는 인공 세포 (유전 서브 시스템, 봉쇄 시스템 및 대사 시스템)의 세 가지 핵심 기능의 수준까지 화학적 통합을 달성했으며 봉쇄 및 유전자 증폭의 통합을 위해 공간적으로 해결 된 프로그래밍 가능한 미세 유체 환경을 생성했습니다. “Programmable Artificial Cell Evolution”(PACE)이 프로젝트는 현재 유사한 연구를 계속하고있는 유럽의 생존 기술 센터를 만들었습니다.

이 연구에 이어 2007 년 John McCaskill은 전자 화학 셀이라는 전자 보완 인공 세포에 집중할 것을 제안했습니다. 주요 아이디어는 떠오르는 화학 세포 기능을 보완하기 위해 2 차원 박막의 로컬 전용 전자 회로에 연결된 전극의 대량 병렬 배열을 사용하는 것이 었습니다. 전극 스위칭 및 감지 회로를 정의하는 로컬 전자 정보는 새로운 프로토콜에서 분자 순차 정보를 보완하는 전자 게놈 역할을 할 수 있습니다. 유럽 ​​공동체위원회 (European Commission)와 PACE 컨소시엄과 부분적으로 겹치는 국제 과학자 팀이 2008-2012 프로젝트를 전자 화학 셀 (Electronic Chemical Cells) 프로젝트에 착수 한 결과 성공적인 연구 제안이있었습니다. 이 프로젝트는 특정 서열의 전자적으로 제어 된 국지적 수송이 미래의 인공 세포의 유전 적 증식을위한 인공 공간 제어 시스템으로 사용될 수 있고 신진 대사의 핵심 과정이 적절히 코팅 된 전극 배열에 의해 전달 될 수 있다는 것을 증명했다.

현미경 전기 화학 및 전기 동학 마스터 링의 초기 어려움을 제외하고이 접근법의 주요 한계는 전자 시스템이 거시적 인 하드웨어의 고정 된 비 – 자율적 인 부분으로 상호 연결된다는 것입니다. 2011 년 McCaskill은 전자 매체 및 화학 물질의 기하학을 뒤집을 것을 제안했습니다. 화학 매체에 화학 물질을 배치하여 현미경으로 자율 전자를 배치하는 대신 활성 전자 매체에 화학 물질을 배치하는 방법을 제안했습니다. 그는 내부 화학 공간을 둘러싸 기 위해 2 개의 반쪽 셀 “lablets”에서 자체 조립할 수있는 100μm 규모의 3 세대 전자 인조 셀 (Electronic Artificial Cells)을 다루는 프로젝트를 조직했으며, 매체로 구동되는 능동 전자 장치의 도움을 받아 기능을 수행했습니다 그러한 세포는 전자 및 화학적 내용물을 모두 복사 할 수 있으며 특별한 사전 합성 된 현미경 빌딩 블록이 제공하는 제약 조건 내에서 진화 할 수 있습니다. 2012 년 9 월이 프로젝트에서 Microscale Chemically Reactive Electronic Agents 작업이 시작되었습니다.
윤리와 논쟁
Protocell 연구는 “인공 생명”의 모호한 정의에 대한 비판을 포함하여 논란과 반대 의견을 만들어 냈습니다. 기본 세포의 생성은 가장 시급한 윤리적 관심사이지만, 프로토 세포에 대한 가장 광범위한 걱정은 제어되지 않은 복제를 통한 인체 건강 및 환경에 대한 잠재적 위협입니다.