Molekylære fabrikker:Kombinationen mellem natur og kemi er funktionel

Det er lykkedes forskere ved universitetet i Basel at udvikle molekylære fabrikker, der efterligner naturen. For at opnå dette indlæste de kunstige organeller inde i mikrometerstore naturlige blærer (vesikler) produceret af celler. Disse molekylære fabrikker forbliver intakte, selv efter injektion i en dyremodel og viser ingen toksicitet, som teamrapporten i det videnskabelige tidsskrift Avanceret videnskab .

Inden for cellerne, de faktiske biologiske fabrikker, livets molekyler samles. Samlingslinjerne i celler er små rum kaldet organeller, hvor en lang række kemiske reaktioner finder sted enten indeni eller mellem dem. Til medicinske anvendelser, molekylfabrikker, der fungerer som kunstige celler, ville ideelt set blive brugt - til at producere manglende eller nødvendige molekyler eller lægemidler.

Blød, syntetiske kapsler

Samarbejde mellem Institut for Kemi ved University of Basel, Swiss Nanoscience Institute, og NCCR Molecular Systems Engineering muliggjorde en vellykket udvikling af sådanne molekylære fabrikker. Først, forskere ledet af professor Cornelia Palivan og professor Wolfgang Meier designet kunstige organeller, det er forskellige celleceller. De læssede disse bløde, syntetiske kapsler med enzymer og udstyret dem med membranproteiner, der fungerer som "porte". Disse porte tillader molekyler, der er involveret i den enzymatiske reaktion, at komme ind og forlade kapslen.

Efterfølgende, de naturlige celler blev fodret med disse kunstige organeller. Efter stimulering, cellerne producerede vesikler i naturlig mikrometerstørrelse. Disse besidder en naturlig cellemembran og cytoplasma, omslutter de kunstige organeller og kan derfor fungere som en molekylær fabrik.

Zebrafiskembryoner som en dyremodel

Molekylære fabrikker blev injiceret i zebrafiskembryoner af forskere fra gruppen ledet af professor Jörg Huwyler (Pharmazentrum ved University of Basel). I denne dyremodel, de producerede den ønskede forbindelse, som blev katalyseret af enzymet i den kunstige organel. Dyrets levedygtighed blev ikke kompromitteret af injektionen.

"Denne kombination af naturlige vesikler og små syntetiske organeller er det, der gør den molekylære fabrik:Reaktioner, der finder sted indeni, producerer et slutprodukt, som det også sker inde i celler, "forklar Dr. Tomaz Einfalt og Dr. Martina Garni, de første forfattere til papiret.

Inden for de molekylære fabrikker, flere komponenter kan laves og samles til slutproduktet. De biosyntetiske vesikler kan også overføre komponenter fra den ene celle til den anden. Forskellige molekylære fabrikker kan kombineres, så komplekse strukturer med høj funktionalitet kan skabes - det første skridt mod fremstilling af kunstige celler i laboratoriet eller i levende organismer.