Cellelignende lipidvesikler, som kan udfyldes med naturlige celleproteiner

Hver celle har brug for en skal. Celleindretningen adskilles fra omgivelserne af en membran, der består af fedtmolekyler, hjælper med at skabe det miljø, der er nødvendigt for, at cellen kan overleve. Udvikling af kunstige celler er ligeledes afhængig af en kemisk og mekanisk stabil skal. Inden for rammerne af MaxSynBio -netværket, forskere fra Max Planck Society og universiteterne i Heidelberg, Jena, Magdeburg og Bordeaux har brugt en ny teknik til at producere partikler lavet af en række forskellige fedtsyrer, der opfører sig meget som naturlige cellemembraner. Forskerne var også i stand til at fylde vesiklerne med naturlige celleproteiner og integrere proteiner i lipidlaget. Disse lipidpartikler er et vigtigt skridt i retning af at udvikle et modelsystem til undersøgelse af processer i naturlige celler. De kunne også en dag være en bestanddel af kunstige celler.

Ved første øjekast, den naturlige cellemembran ligner en relativt enkel struktur bestående af et dobbelt lag fedtsyremolekyler. Men faktisk, cellemembranen udviser egenskaber, som har vist sig meget vanskelige at reproducere i laboratoriet. Kunstige celler har en skal lavet af fedtmolekyler; imidlertid, indtil nu, det har været for ustabilt og ikke-porøst. Som resultat, forskere har ikke været i stand til at udfylde disse kunstige celler med de molekyler, der er nødvendige for, at cellulære processer kan finde sted.

Ved hjælp af et trick, Max Planck -forskerne og deres kolleger skabte lipidvesikler, der fremover kunne danne grundlag for kunstige celler. Forskerne brugte dråber fremstillet af langkædede organiske molekyler kendt som amfifile polymerer, der virker som overfladeaktive stoffer. Dråberne består af et ydre lag af perfluoreret polyether og et indre lag af vandopløseligt polyethylenglycol, hvortil guldnanopartikler er blevet knyttet. Forskellen i opløselighed mellem det indre og ydre lag betyder, at dråberne flyder i et olieholdigt medium, samtidig med at de bevarer en vandig opløsning i deres indre. Ved hjælp af et mikroinjektionssystem, forskerne var i stand til at injicere bittesmå lipidvesikler i polymerdråberne. Tilsætning af magnesium får vesiklerne inde i dråberne til at forsvinde og smelte sammen for at danne et enkelt lipidlag på indersiden af ​​dråben.

"Lipidvesiklerne, som dette producerer, er mekanisk og kemisk stabile, tillader os at injicere proteiner i dem, som i naturlige celler, "siger Joachim Spatz fra Max Planck Institute for Medical Research i Heidelberg. Ved hjælp af et picoinjection -system specielt udviklet til dette formål, forskerne kunne injicere præcist kontrollerede mængder af cellulære proteiner i polymer-lipidvesiklerne. "Ved hjælp af denne teknik, vi er i stand til at fylde op til 1000 vesikler i sekundet med proteiner - cytoskeletale proteiner som actin og tubulin eller transmembranproteinintegrinet. Dette betyder, at vi hurtigt kan få nok vesikler til biologisk eller medicinsk analyse, "forklarer Spatz. Forskerne fjerner derefter den overfladeaktive skal og overfører lipidvesiklerne til en vandig opløsning. Blærerne kan, for eksempel, derefter gøres til at interagere med naturlige celler.

Den nye teknik er ikke kun begrænset til at hjælpe med at udvikle kunstige celler, som er målet med syntetisk biologi og i Tyskland MaxSynBio -forskningsnetværket i Max Planck Society. Det tilbyder også et simpelt modelsystem, der er hurtigt at fremstille og kan bruges til at studere interaktioner med signalmolekyler på andre celler eller vira.