區(qū)隔化是大自然允許控制許多生物過程的主要策略之一。對于活細胞的正常運作，細胞器、細胞內的小隔間是必不可少的。研究人員正在研究制造人工細胞器的方法，這些細胞器可以為細胞增加新的功能或糾正細胞中的功能失調過程，例如作為代謝疾病的治療方法。這可以通過使用合成成分在細胞外產(chǎn)生人造細胞器或通過使用在細胞中制造的成分來實現(xiàn)。SuzanneTimmermans為她的博士學位探索了后一種方法。通過使用蛋白質納米粒子進行研究。

穩(wěn)定域

對于她的博士學位。研究中，SuzanneTimmermans使用蛋白質納米粒子開發(fā)了可以在細胞中完成新工作的人造細胞器。這些微觀顆粒由病毒衣殼(病毒的蛋白質外殼)組成，其中添加了穩(wěn)定的蛋白質結構域。

Timmermans證明，在與細胞內條件相當?shù)臈l件下，納米顆粒可以長時間保持穩(wěn)定。這對于人造細胞器的正確功能至關重要，因為如果它在細胞內解體并失去其功能，將是非常具有破壞性的。此外，穩(wěn)定域使納米粒子能夠通過改變它們的大小來對其環(huán)境做出反應。細胞中的自然過程經(jīng)常表現(xiàn)出這種反應行為，因此模仿這一點非常重要。

有源組件

為了在細胞中具有特定功能，人造細胞器必須包含活性成分。酶是極好的候選者，因為這些蛋白質催化劑可以由細胞產(chǎn)生，它們在細胞內具有天然活性，并且已知許多具有各種功能的酶。

Timmermans使用的蛋白質納米顆粒由一個空核組成。她證明了將酶封裝在該核心中是可行的。這是在細胞外和活細胞內實現(xiàn)的。具體來說，后者的發(fā)現(xiàn)對于人工細胞器的開發(fā)非常有希望。

對細胞和細胞內的有益影響

最后，Timmermans評估了人造細胞器是否對細胞和細胞內部產(chǎn)生有益影響。首先，她利用封裝酶的活性來生產(chǎn)一種化合物，這種化合物可以被細胞用來生產(chǎn)某種蛋白質。接下來，她評估了人造細胞器內的包裹是否可以保護酶免于被所謂的蛋白酶快速降解。事實證明，該項目的這一方面非常具有挑戰(zhàn)性，并且該項目仍在開發(fā)中。

總之，蒂默曼斯的研究在細胞內產(chǎn)生的人造細胞器的發(fā)展方面擁有先進的知識。仍然需要克服的重要挑戰(zhàn)是實現(xiàn)細胞內人工細胞器的活動，通過特定信號調節(jié)這種活動，以及檢測細胞內的細胞器。通過與不同的科學學科合作，并利用其他蛋白質納米粒子的發(fā)展成果，蒂默曼斯希望將來能夠克服這些障礙。