En studie publicerad i Nature Chemistry avslöjar ett anmärkningsvärt steg i syntesen av konstgjorda celler med hjälp av syntetiska material, vilket uppnåddes av ett internationellt team ledd av Dr Andrea Belluati, Prof. Nico Bruns (båda TU Darmstadt) och Dr. Sètuhn Jimaja (Universitetet i Fribourg).
Dessa celler, tillverkade genom en process som kallas biokatalytisk polymerisationsinducerad självmontering (bioPISA), representerar ett betydande framsteg inom området syntetisk biologi.
Konstgjorda celler är mikroskopiska strukturer som efterliknar egenskaperna hos levande celler. De representerar viktiga mikroreaktorer för att förbättra kemiska reaktioner och för molekylär systemteknik, fungerar som värdar för syntetiska biologiska vägar och är viktiga verktyg för att studera livets ursprung.
Teamet utvecklade en enzymatisk syntes av polymera mikrokapslar och använde dem för att kapsla in det lösliga innehållet (d.v.s. cytosolen) i bakterieceller, och därigenom skapade konstgjorda celler med förmågan att producera en rad proteiner på insidan, inklusive ett fluorescerande protein, strukturellt protein aktin för att skapa en cytoskelettliknande struktur, och enzymet alkaliskt fosfatas för att imitera biomineraliseringsprocessen som finns i mänskliga ben.
Uttrycket av proteiner efterliknar inte bara en av de grundläggande egenskaperna hos levande celler utan visar också upp potentialen hos dessa artificiella celler i olika tillämpningar, från läkemedelsleverans till vävnadsteknik.
"Vår studie överbryggar en avgörande klyfta inom syntetisk biologi och slår samman världen av syntetiska material med enzymatiska processer för att skapa komplexa, konstgjorda celler, precis som riktiga celler", säger Belluati. "Detta öppnar nya vyer när det gäller att skapa cellhärmare som inte bara strukturellt liknar biologiska celler utan också funktionellt kompetenta."
Bruns tillägger, "Enzymatiska radikalpolymerisationer är nyckeln till att skapa dessa konstgjorda celler. Enzymer syntetiserar polymerer som självmonteras under polymerisationen till polymerkapslar i nano- och mikrostorlek. Detta är ett mycket enkelt men effektivt sätt att förbereda de konstgjorda cellerna. I framtida arbete siktar vi på att använda proteiner som uttrycks i de artificiella cellerna för att katalysera ytterligare polymerisationer och därigenom efterlikna tillväxten och replikeringen av naturliga celler."
Mer information: Andrea Belluati et al, Artificiell cellsyntes med biokatalytisk polymerisationsinducerad självmontering, Nature Chemistry (2023). DOI:10.1038/s41557-023-01391-y
Journalinformation: Naturkemi
Tillhandahålls av Technische Universitat Darmstadt
