Celler är livets grundläggande enheter, som bildar mångfalden av alla levande varelser på jorden som individuella celler och flercelliga organismer. För att bättre förstå hur celler utför livets väsentliga funktioner har forskare börjat utveckla syntetiska celler – icke-levande bitar av cellulär biokemi insvept i ett membran som efterliknar specifika biologiska processer.
Utvecklingen av syntetiska celler skulle en dag kunna ge svaren på att utveckla nya sätt att bekämpa sjukdomar, stödja långvarig mänsklig rymdflygning och bättre förstå ursprunget till livet på jorden.
I en artikel publicerad nyligen i ACS Synthetic Biology , skisserar forskare de potentiella möjligheter som syntetisk cellutveckling kan låsa upp och de utmaningar som ligger framför denna banbrytande forskning. De presenterar också en färdplan för att inspirera och vägleda innovation inom detta spännande område.
"Potentialen för detta område är otrolig", säger Lynn Rothschild, huvudförfattare till tidningen och en astrobiolog vid NASA:s Ames Research Center i Kaliforniens Silicon Valley. "Det är ett privilegium att ha lett den här gruppen i att bilda vad vi föreställer oss kommer att bli ett grunddokument, en resurs som kommer att stimulera detta fält."
Syntetisk cellutveckling kan ha många fördelar för mänskligheten. Att analysera de krångligheter som ingår i att bygga en cell kan vägleda forskare att bättre förstå hur celler först utvecklades eller öppna dörren till att skapa nya livsformer som är mer kapabla att motstå hårda miljöer som strålning eller minusgrader.
Dessa innovationer kan också leda till framsteg inom livsmedels- och medicinska vetenskaper – skapa effektivitet i livsmedelsproduktionen, upptäcka föroreningar i tillverkningen eller utveckla nya cellulära funktioner som fungerar som nya terapier för kroniska sjukdomar och till och med syntetisk organtransplantation.
Att bygga syntetiska celler kan också svara på några av NASA:s största frågor om möjligheten till liv bortom jorden.
"Utmaningen att skapa syntetiska celler informerar om vi är ensamma i universum," sa Rothschild. "Vi börjar utveckla färdigheterna att inte bara skapa syntetiska analoger av liv som det kan ha hänt på jorden utan att överväga vägar till liv som kan bildas på andra planeter."
När forskningen fortsätter om utveckling av syntetiska celler ser Rothschild möjligheter där det skulle kunna utöka vår förståelse för det naturliga livets komplexitet.
"Livet är en fantastisk sak. Vi använder cellers kapacitet hela tiden - vi bygger hus med trä, vi använder läder i våra skor, vi andas syre. Livet har fantastisk precision, och om du kan utnyttja det är det otroligt vad vi skulle kunna åstadkomma."
Mer information: Lynn J. Rothschild et al, Building Synthetic Cells─From the Technology Infrastructure to Cellular Entities, ACS Synthetic Biology (2024). DOI:10.1021/acssynbio.3c00724
Journalinformation: ACS Synthetic Biology
Tillhandahålls av NASA
