科学家们在合成生物学领域的长期目标是利用非生物成分创造活细胞，他们使用RNA折纸这一工具。此工具利用天然RNA生物分子的多功能性来折叠新的构建块，使得蛋白质合成显得多余。在追求人工细胞的过程中，由海德堡大学分子生物学中心的科尔斯汀·戈普弗里奇教授领导的研究团队跨越了一个关键障碍。利用新的RNA折纸技术，他们成功地生产出折叠成细胞骨架类似结构的纳米管。细胞骨架是细胞中一种重要的结构成分，为细胞提供稳定性、形状和移动性。该研究工作为更复杂的RNA机械提供了潜在的基础。
在构建合成细胞时，一个主要挑战是制造蛋白质，而蛋白质几乎负责生物体内所有的生物过程，从而使生命成为可能。对于自然细胞，分子生物学的所谓中心法则描述了蛋白质合成是如何通过细胞中的遗传信息转录和翻译而发生的。在这一过程中，DNA被转录成RNA，然后翻译为功能性蛋白质，随后进行折叠以达到其正确的结构，而这对于正确的功能至关重要。“仅在这个复杂的过程中就涉及到超过150个基因，”戈普弗里奇教授解释道，她与她的团队“生命的生物物理工程”在海德堡大学分子生物学中心（ZMBH）进行研究。
戈普弗里奇教授的工作始于如何创建绕过蛋白质合成（这一在活细胞中是必需的过程）的合成细胞的问题。她使用RNA折纸技术，该技术基于这样的想法：遗传信息——例如细胞结构的蓝图——仅通过自折叠RNA进行翻译。首先，通过计算机辅助过程设计一个DNA序列。这个序列编码RNA在折叠后应假定的形状。为了接近所需结构，必须选择适当的RNA基序并翻译为最终合成的人工基因的遗传模板。为实现其包含的蓝图，使用RNA聚合酶。该酶读取模板中存储的信息，并生成相应的RNA成分。先前专门开发的算法确保计划中的折叠正确发生。
在RNA折纸的帮助下，海德堡的合成生物学家和她的团队成功创建了合成细胞的一个重要结构成分——人工细胞骨架。这些仅几微米长的RNA微管形成一个类似自然细胞结构的网络。戈普弗里奇教授表示，纳米管是构建合成细胞又一个步骤。研究人员在脂质小泡中测试了RNA折纸，这是一种生物学中广泛使用的简单细胞模型系统。通过所谓的RNA适配体，人工细胞骨架与细胞膜结合。通过针对遗传模板（DNA序列）的有针对性的突变，也能够影响RNA骨架的属性。
“与DNA折纸相比，RNA折纸的优势在于合成细胞可以自己制造其构建块，”科尔斯汀·戈普弗里奇强调。她补充说，这可能为这种细胞的定向进化开辟新视角。长期研究目标是为基于RNA的合成细胞创建一个完整的分子机械。
当前的研究是海德堡大学戈普弗里奇教授从欧洲研究委员会获得的ERC起始资助的一部分。人类前沿科学计划、联邦教育和研究部、巴登-符腾堡州科学部在德国联邦和州政府优秀战略框架内提供的资助，以及阿尔弗雷德·克鲁普奖也为此提供了资金。研究结果发表在期刊《自然纳米技术》上。
