Система, созданная командой из Имперского колледжа Лондона, заключает в капсулу биологические клетки в искусственной клетке. Используя это, исследователи могут использовать врожденную способность биологических клеток обработать химикаты, защищая их от окружающей среды.Эта система могла привести к заявлениям, таким как клеточные ‘батареи’, приведенные в действие фотосинтезом, синтезом наркотиков в теле и биологическими датчиками, которые могут противостоять резким условиям.Предыдущий искусственный дизайн клетки включил принятие участия биологической клетки ‘оборудование’ – такое как ферменты, которые поддерживают химические реакции – и помещение их в искусственную оболочку.
Новое исследование, опубликованное сегодня в Научных Отчетах, идет один шаг вперед и заключает в капсулу все клетки в искусственной оболочке.Искусственные клетки также содержат ферменты, которые работают дружно с биологической клеткой, чтобы произвести новые химикаты. В эксперименте доказательства понятия искусственные клеточные системы произвели флуоресцентный химикат, который позволил исследователям подтверждать, что все работало как ожидалось.Ведущий исследователь профессор Оскар Сес, от Отдела Химии в Imperial, сказал: «Биологические клетки могут выполнить чрезвычайно сложные функции, но могут быть трудными управлять, пытаясь использовать один аспект.
Искусственные клетки могут быть запрограммированы более легко, но мы еще не можем построить в большой сложности.«Наша новая система устраняет разрыв между этими двумя подходами, плавя целые биологические клетки с искусственными, так, чтобы механизм обоих работал дружно, чтобы произвести то, в чем мы нуждаемся. Это – перемена во взглядах парадигмы на способ, которым мы проектируем искусственные клетки, которые помогут ускорить исследование в области применений в здравоохранении и вне».
Чтобы создать систему, команда использовала микрогидродинамику: направление жидкостей через небольшие каналы. Используя воду и нефть, которые не смешиваются, они смогли сделать капельки определенного размера, который содержал биологические клетки и ферменты. Они тогда применили искусственное покрытие к капелькам, чтобы обеспечить защиту, создав искусственную окружающую среду клетки.
Они проверили эти искусственные клетки в решении высоко в меди, которая обычно очень токсична к биологическим клеткам. Команды все еще смогли обнаружить флуоресцентные химикаты в большинстве искусственных клеток, подразумевая, что биологические клетки были все еще живы и функционировали внутри. Эта способность была бы полезна в человеческом теле, где искусственный кожух клетки защитит иностранные биологические клетки от нападения иммунной системы тела.
Первый автор исследования доктор Ювал Элэни, Научный сотрудник EPSRC также от Отдела Химии, сказал: «Система, которую мы проектировали, управляема и настраиваема. Вы можете создать различные размеры искусственных клеток восстанавливаемым способом, и есть потенциал, чтобы добавить во всех видах оборудования клетки, таких как хлоропласты для выполнения фотосинтеза или спроектированных микробов, которые действуют как датчики».Чтобы улучшить функциональность этих искусственных клеточных систем, следующий шаг должен спроектировать искусственное покрытие, чтобы действовать больше как биологическая мембрана, но со специальными функциями.Например, если мембрана могла бы быть разработана, чтобы открыть и выпустить химикаты, произведенные в только в ответ на определенные сигналы, они могли использоваться, чтобы поставить наркотики определенным областям тела.
Это было бы полезно, например, в лечении рака, чтобы выпустить предназначенные наркотики только на месте опухоли, уменьшив побочные эффекты.В то время как система как этот может быть путем прочь все же, команды заявляют, что это – многообещающий прыжок в правильном направлении.
Работа – первый пример плавления проживания и неживых компонентов, чтобы появиться из нового центра FABRICELL Имперского и Королевского колледжа искусственной науки клетки.