Et skridt nærmere kunstig celledeling - ved at blæse bobler

Ved at blæse ekstremt små bobler, forskere fra Kavli Institute of Nanoscience ved Delft University of Technology (TU Delft) har fundet en effektiv måde at producere såkaldte liposomer på – meget små boblelignende strukturer, der ofte bruges til at levere medicin, men også nøglen til at generere kunstige celler. Forskerne offentliggør deres resultater i online-udgaven af Naturkommunikation fredag ​​den 22. januar.

Celledeling

En af de største udfordringer inden for biovidenskab i dag er samlingen af ​​en kunstig celle fra et sæt af individuelle komponenter, en indsats drevet af trangen til at forbedre vores forståelse af, hvordan biologiske celler fungerer. Et af de første skridt på vejen til at generere sådanne kunstige celler er evnen til at producere liposomer. Disse er meget små, boblelignende strukturer med en lipidvæg og fyldt med vand. I denne henseende, de ligner meget tomme "rigtige" celler. Liposomer bruges allerede til forskellige formål, herunder levering af lægemidler til den menneskelige krop.

Lab på en chip

Det er nu lykkedes forskere ved TU Delft at producere liposomer på en meget effektiv måde. De bruger en mikrofluidisk 'lab-on-a-chip'-teknik til at generere strukturerne assisteret af små væskestrømme, i en proces ikke ulig at blæse sæbebobler (se video). "Måder at lave liposomer på eksisterede allerede, " siger Siddharth Deshpande, en postdoc forsker i teamet ledet af Cees Dekker, "men disse havde betydelige ulemper til vores formål. De var for langsomme og, først og fremmest, ikke ren nok."

1-oktanol

Den nye 'bobleblæsende' metode bruger en type alkohol som opløsningsmiddel. Et af problemerne med de tidligere teknikker var, at de efterlod en olieagtig rest af opløsningsmiddel i liposomerne. På jagt efter et bedre alternativ, Deshpande forsøgte at bruge 1-octanol i stedet. Og resultaterne oversteg alle forventninger, fordi forskerne observerede, at dette stof bevæger sig hurtigt og spontant til den ene side af det nydannede liposom, hvor den danner en dråbe af 1-octanol, som spontant adskilles fra værtsstrukturen, inden for et par minutter.

"Hvad er tilbage, " Deshpande forklarer, "er rene liposomer med dimensioner af en biologisk celle, 5-20 mikrometer, og en lipidvæg. Vi har siden været i stand til at vise, at denne væg er meget som en 'rigtig' celle - fra en bakterie, for eksempel."

Proteiner

Den nye metode er blevet døbt octanol-assisteret liposomsamling, eller OLA. Som Dekker forklarer:"OLA tilbyder en fleksibel platform til at producere fremtidens kunstige celler. Vi ønsker at bruge liposomerne som basismateriale for disse celler. Vores næste mål er at få dem til at dele sig ved at tilføje specielle proteiner som FtsZ og ZipA , som danner ringe omkring liposomets 'ækvator'. Vi udfører allerede eksperimenter med denne teknik. Hvis det lykkes, vi kunne lave 'sæbebobler', der er i stand til at producere autonome datterbobler. Dette burde give os et spektakulært indblik i de mekanismer, som bakterieceller bruger til at dele sig."