从头开始烘烤蛋糕是许多人认为困难的任务。从头开始构建一个类似人工细胞的系统，这是另一个故事。

“从头开始合成细胞对于了解生命是至关重要的，”冲绳科学技术研究生院(OIST)核酸化学与工程部门负责人Yohei Yokobayashi教授说。

世界各地的科学家们开始创造简单的人工细胞，这些人工细胞具有一些基本的生物功能，并含有少量的DNA或RNA链。然而，获得遗传物质的这些片段以响应精确信号表达其编码的蛋白质一直是一个挑战。

现在，Yokobayashi和来自OIST和大阪大学的其他研究人员已经找到了一种方法来使人造细胞与各种化学物质相互作用。他们开发了一种核糖开关 - 一种感知化学信号的基因开关 - 可以对组胺产生反应，组胺是一种在体内自然产生的化合物。在这种化学物质的存在下，核糖开关打开人造细胞内的基因。有一天，这样的系统可以被用作一种新的药物管理方式，Yokobayashi说，他是最近在美国化学学会杂志上发表的一项研究，该研究描述了这种方法。

“我们希望细胞根据他们的组胺检测释放药物，”Yokobayashi说。“最终的目标是让肠道中的细胞使用组胺作为释放适当剂量的药物治疗疾病的信号。”

信号选择

科学家们选择组胺作为人工细胞的化学信号，因为它是免疫系统中重要的生物化合物。如果你感到痒，组胺可能是罪魁祸首。它也在身体过敏反应期间释放，并通过刺激炎症帮助抵御外来病原体。

为了检测组胺，他们创造了一种叫做RNA适体的分子。RNA适体是RNA构建块的小片段，其可以被设计为充当特定靶分子的结合剂。Yokobayashi和他的同事，前OIST博士后Mohammed Dwidar博士和Shungo Kobori博士以及OIST博士生Charles Whitaker花了两年的时间创造了针对组胺的适配体。

接下来，该团队开发了一种所谓的核糖开关，可以将这种信号检测转化为行动 - 特别是翻译基因以产生蛋白质。通常，当由信使RNA(mRNA)构成的模板与称为核糖体的细胞结构结合时，细胞产生蛋白质。在这里，科学家们使用组胺适体设计了一种核糖开关，它可以在结合组胺时改变mRNA的形状。在没有组胺的情况下，mRNA的形状阻止核糖体结合，并且不产生蛋白质。然而，组胺结合的mRNA允许核糖体结合并合成蛋白质。