Nye designerceller kan fremme behandlinger for sygdom og sygdom

Kunstige celler er blevet konstrueret til at efterligne biologiske cellers naturlige egenskaber i en ny undersøgelse fra Imperial College London.

Forskere fra Institut for Kemiteknik og Kemi har udviklet en måde at konstruere kunstige celler, der efterligner, hvordan biologiske celler opfører sig som reaktion på miljøændringer. Dette kan have betydelige konsekvenser for vores forståelse af biologi, i behandling af sygdom og i lægemiddellevering.

At producere sådanne cellulære arkitekturer har været et af de ultimative mål for syntetisk biologi, da det ville gøre det muligt for forskere at skabe designerceller med specifikke funktioner, der er nemmere at kontrollere og forudsige end biologiske.

Forskningen er blevet offentliggjort i dag i ACS Nano .

Grundlæggende biologiske træk

Et grundlæggende træk ved biologiske celler på tværs af alle livsformer er opdelingen af ​​celler, som kan ændre sig som reaktion på miljøstimuli. For eksempel, når visse immunceller fornemmer en virus, frigiver de underafdelinger til deres miljø, som fungerer som signal til andre typer celler om at ødelægge denne virus.

Tidligere bestræbelser på at replikere denne dynamiske egenskab af celler har kun resulteret i statisk kompartmentalisering, hvilket har hindret det biomimetiske og teknologiske potentiale af syntetiske celler.

Nu har et hold af syntetiske biologer udviklet en metode til at efterligne de dynamiske træk ved naturlige underrum i kunstige celler, som kan eksistere enten inde i cellen eller eksternt på dens overflade.

Dette kan bane vejen for udvikling inden for behandling af sygdom og sygdom og målrettet medicinlevering.

Avancerede celler

Holdet hos Imperial brugte en "bottom-up assembly" tilgang til at udvikle kunstige celler med sub-rum, som kan reagere på kemiske stimuli i deres miljø ved at ændre deres interne organisation.

De kan konstrueres til at spredes fra celleoverfladen som reaktion på kemiske signaler i miljøet eller skifte til en spredt tilstand i cellelumen efter at have registreret mekaniske udløsere. Disse strukturelle omarrangementer kan være reversible og kræver ikke komplekse biologiske maskineri.

Dr. Yuval Elani, akademisk leder af denne undersøgelse, siger, at "biologiske celler er meget dynamiske og responsive, hvilket er grunden til, at de er så sofistikerede. De ændrer konstant, hvordan materialer indeni er arrangeret, som reaktion på deres miljø. Henter inspiration fra biologi og at bygge denne funktion ind i syntetiske systemer har et stort potentiale inden for bioteknologi og terapeutik, noget som vi nu søger at udnytte."

Næste trin

Forståelsen af, hvordan man bygger dynamiske underrum i celler i et væsentligt første trin i at udnytte denne teknologi. Nu skal forskerne fokusere på at øge dens biologiske og teknologiske relevans. For eksempel ved at konstruere disse syntetiske celler til at levere medicin indkapslet i underrum.

Hovedforfatter Greta Zubaite tilføjede, at "hvis et mål af interesse, for eksempel en tumor, har et mikromiljø, der er forskelligt fra det for raske celler, kunne de kunstige celler fornemme dette og bruge det som signal til at frigive lægemiddelfyldte underrum. Lægemiddelbærende kunstige celler kunne også konstrueres til at tillade ikke-invasiv behandling af sygdom eller sygdom på stedet. Den forskning, vi har udført, baner vejen for denne type behandling." + Udforsk yderligere

Kunstige celler reagerer på miljøændringer