Kredit:ACS Nano 2022
Konstgjorda celler har konstruerats för att efterlikna biologiska cellers naturliga egenskaper i en ny studie från Imperial College London.
Forskare från institutionerna för kemiteknik och kemi har utvecklat ett sätt att konstruera konstgjorda celler som efterliknar hur biologiska celler beter sig som svar på miljöförändringar. Detta kan ha betydande implikationer för vår förståelse av biologi, vid behandling av sjukdom och för läkemedelsleverans.
Att producera sådana cellulära arkitekturer har varit ett av de yttersta målen för syntetisk biologi, eftersom det skulle göra det möjligt för forskare att skapa designerceller med specifika funktioner som är lättare att kontrollera och förutsäga än biologiska.
Forskningen har publicerats idag i ACS Nano .
Grundläggande biologiska egenskaper
En grundläggande egenskap hos biologiska celler i alla livsformer är uppdelningen av celler, som kan förändras som svar på miljöstimuli. Till exempel, när vissa immunceller känner av ett virus, släpper de underavdelningar till sin miljö, som fungerar som signal för andra typer av celler att förstöra det viruset.
Tidigare ansträngningar för att replikera denna dynamiska egenskap hos celler har endast resulterat i statisk kompartmentalisering, vilket har hindrat den biomimetiska och tekniska potentialen hos syntetiska celler.
Nu har ett team av syntetiska biologer utvecklat en metod för att efterlikna de dynamiska egenskaperna hos naturliga sub-avdelningar i konstgjorda celler, som kan existera antingen inuti cellen eller externt på dess yta.
Detta skulle kunna bana väg för utvecklingen inom behandling av sjukdomar och sjukdomar och för riktad läkemedelsleverans.
Sofistikerade celler
Teamet på Imperial använde en "bottom-up assembly"-metod för att utveckla konstgjorda celler med underavdelningar, som kan svara på kemiska stimuli i sin omgivning genom att ändra sin interna organisation.
De kan konstrueras för att spridas från cellytan som svar på kemiska signaler i miljön, eller växla till ett dispergerat tillstånd i celllumen efter att ha känt av mekaniska triggers. Dessa strukturella omarrangemang kan vara reversibla och kräver inte komplexa biologiska maskiner.
Dr. Yuval Elani, akademisk ledare för denna studie, säger att "biologiska celler är mycket dynamiska och lyhörda, vilket är anledningen till att de är så sofistikerade. De förändrar ständigt hur material inuti är ordnade, som svar på sin miljö. Med inspiration från biologi och att bygga in denna funktion i syntetiska system har stor potential inom bioteknik och terapi, något som vi nu vill utnyttja."
Nästa steg
Förståelsen av hur man bygger dynamiska underavdelningar i celler i ett viktigt första steg i att använda denna teknik. Nu kommer forskarna att behöva fokusera på att öka dess biologiska och tekniska relevans. Till exempel genom att konstruera dessa syntetiska celler för att leverera läkemedel inkapslade i underavdelningar.
Huvudförfattaren Greta Zubaite tillade att "om ett mål av intresse, till exempel en tumör, har en mikromiljö som skiljer sig från friska celler, kan de konstgjorda cellerna känna av detta och använda det som en signal för att frigöra läkemedelsladdade underavdelningar. Läkemedelsbärande konstgjorda celler skulle också kunna konstrueras för att möjliggöra icke-invasiv behandling på plats av sjukdom eller sjukdom. Den forskning vi har genomfört banar vägen för denna typ av behandling." + Utforska vidare
