天然细胞犹如一座高度精密运转的微型工厂，其部的各种细胞器和分子并非杂乱无章，而是呈现出高度有序的多层级组装特性。诸多生命活动依赖于组分在特定时空的富集与重排。其中，无膜细胞器（凝聚体）与细胞膜的动态相互作用，对于细胞内和细胞间的物质分配与功能调控具有重要意义。如何在体外人工细胞模型中构建可响应、可重构的内部组织结构，以模拟并研究天然细胞的复杂行为，仍是人工细胞研究领域的重要挑战。
2026年3月15日，转化医学国家重大科技基础设施（上海）耐药肿瘤精准诊疗材料及临床应用研究用户工作站窦红静教授团队，与治疗性人工细胞系统的开发与应用研究用户工作站Stephen Mann团队合作，在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上发表题为“Programmable Coacervate–Membrane Interactions Direct Internal and Collective Organization in Membranized Protocells”的研究论文。该工作发展了一种可编程的膜—凝聚体调控体系，使人工细胞能够像活细胞一样，对内部凝聚体的形成、精准定位、结构重组以及生化功能进行的灵活调控。
论文链接：（可点击“阅读原文”查阅论文）
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anie.202525899
首先，研究团队在具有“膜—质”区室化结构的多糖基人工细胞内部，构建了类似天然细胞皮层（cortex）的界面。通过调控膜表面化学性质和腔内分子相互作用，实现了对凝聚体形貌、润湿行为和动态特性的精准控制。这表明人工细胞膜不仅是物理包裹结构，更能主动与内部生物分子发生相互作用、从而重组人工细胞内部空间结构。
进一步研究发现，外部信号（外源DNA）进入人工细胞后，可对预先形成的蛋白—聚合物凝聚体进行重编程，使其演化为更复杂的多层级核—壳式结构。同时，不同层级的凝聚体结构对酶分子的富集能力和反应中间体的扩散行为存在显著差异，这证实了人工细胞的内部物理结构变化本身即可作为调控生化反应动力学的重要手段。
此外，除在细胞内部进行调控外，研究团队还发现人工细胞内部的凝聚体可被“胞吐”出膜外，作为桥联位点引发多个人工细胞的进一步聚集，成功实现了单个人工细胞向仿活体组织的“人工组织”自组装，并进一步影响其群体行为。
综上，该研究建立了一种以“膜—凝聚体”互作为核心的人工细胞设计策略，为构建具有自组织能力和环境响应能力的适应性人工细胞提供了新思路，在人工细胞工程、可编程微反应器及药物靶向递送等方向具有重要应用潜力。
上海交通大学窦红静教授和博士后Vincent Mukwaya博士为论文的共同通讯作者、Vincent Mukwaya为论文的独立一作。共同作者还包括上海交通大学于小蕾博士、熊书翰博士、Mehwish Naz博士，天津大学姚池教授，复旦大学仰大勇教授和上海交通大学/布里斯托大学Stephen Mann教授。该研究得到了上海市科技计划项目（25J22800600）、国家重点研发计划（2022YFE0100600）、国家自然科学基金（52150410403）、上海市属高校特聘教授（东方学者）跟踪计划（SHDP201802）、上海交通大学“交大之星”（STAR）计划（No. 20240303）、上海交通大学2030计划等基金的支持。
