Gennembrud i syntesen af ​​kunstige celler

En undersøgelse offentliggjort i Nature Chemistry afslører et bemærkelsesværdigt spring i syntesen af ​​kunstige celler ved hjælp af syntetiske materialer, som blev opnået af et internationalt team ledet af Dr. Andrea Belluati, Prof. Nico Bruns (begge TU Darmstadt) og Dr. Sètuhn Jimaja (University of Fribourg).

Disse celler, der er fremstillet gennem en proces kaldet biokatalytisk polymerisationsinduceret selvsamling (bioPISA), repræsenterer et betydeligt fremskridt inden for syntetisk biologi.

Kunstige celler er mikroskopiske strukturer, der efterligner levende cellers egenskaber. De repræsenterer vigtige mikroreaktorer til at forbedre kemiske reaktioner og til molekylær systemudvikling, fungerer som værter for syntetiske biologiske veje og er vigtige værktøjer til at studere livets oprindelse.

Holdet udviklede en enzymatisk syntese af polymere mikrokapsler og brugte dem til at indkapsle det opløselige indhold (dvs. cytosolen) i bakterieceller og derved skabe kunstige celler med evnen til at producere en række proteiner på deres indre, herunder et fluorescerende protein, strukturelt protein actin til at skabe en cytoskelet-lignende struktur, og enzymet alkalisk phosphatase til at efterligne biomineraliseringsprocessen fundet i menneskelige knogler.

Ekspressionen af ​​proteiner efterligner ikke kun en af ​​de grundlæggende egenskaber ved levende celler, men viser også potentialet af disse kunstige celler i forskellige applikationer, fra lægemiddellevering til vævsteknologi.

"Vores undersøgelse bygger bro over et afgørende hul inden for syntetisk biologi og fusionerer verden af ​​syntetiske materialer med enzymatiske processer for at skabe komplekse, kunstige celler, ligesom rigtige celler," siger Belluati. "Dette åbner op for nye horisonter i at skabe celle mimik, der ikke kun strukturelt ligner biologiske celler, men også funktionelt kompetente."

Bruns tilføjer:"Enzymatiske radikalpolymerisationer er nøglen til at skabe disse kunstige celler. Enzymer syntetiserer polymerer, der selv samles under polymeriseringen til polymerkapsler i nano- og mikrostørrelse. Dette er en meget enkel, men effektiv måde at forberede de kunstige celler på. I fremtidigt arbejde sigter vi mod at bruge proteiner udtrykt i de kunstige celler til at katalysere yderligere polymerisationer og derved efterligne væksten og replikationen af ​​naturlige celler."

Flere oplysninger: Andrea Belluati et al., Kunstig cellesyntese ved hjælp af biokatalytisk polymerisationsinduceret selvsamling, Nature Chemistry (2023). DOI:10.1038/s41557-023-01391-y

Journaloplysninger: Naturkemi

Leveret af Technische Universitat Darmstadt