I ricercatori dell'Università di Basilea sono riusciti a sviluppare fabbriche molecolari che imitano la natura. Per raggiungere questo obiettivo hanno caricato organelli artificiali all'interno di vescicole naturali (vescicole) di dimensioni micrometriche prodotte dalle cellule. Queste fabbriche molecolari rimangono intatte anche dopo l'iniezione in un modello animale e non dimostrano tossicità, come riporta il team sulla rivista scientifica Scienze avanzate .

All'interno delle cellule, le vere fabbriche biologiche, le molecole della vita sono assemblate. Le catene di montaggio delle cellule sono piccoli compartimenti chiamati organelli, dove una grande varietà di reazioni chimiche avvengono all'interno o tra di loro. Per applicazioni mediche, le fabbriche molecolari che agiscono come cellule artificiali sarebbero idealmente utilizzate per produrre molecole o farmaci mancanti o necessari.

Morbido, capsule sintetiche

Collaborazione tra il Dipartimento di Chimica dell'Università di Basilea, l'Istituto svizzero di nanoscienze, e l'ingegneria dei sistemi molecolari dell'NCCR ha reso possibile lo sviluppo di successo di tali fabbriche molecolari. Primo, ricercatori guidati dalla professoressa Cornelia Palivan e dal professor Wolfgang Meier hanno progettato organelli artificiali, cioè compartimenti distinti di cellule. Hanno caricato questi morbidi, capsule sintetiche con enzimi e le dota di proteine ​​di membrana che agiscono come "porte". Queste porte consentono alle molecole coinvolte nella reazione enzimatica di entrare e uscire dalla capsula.

Successivamente, le cellule naturali sono state alimentate con questi organelli artificiali. Dopo la stimolazione, le cellule hanno prodotto vescicole naturali di dimensioni micrometriche. Questi possiedono una membrana cellulare naturale e un citoplasma, racchiudono gli organelli artificiali e possono quindi funzionare come una fabbrica molecolare.

Embrioni di pesce zebra come modello animale

Le fabbriche molecolari sono state iniettate in embrioni di pesce zebra dai ricercatori del gruppo guidato dal professor Jörg Huwyler (Pharmazentrum dell'Università di Basilea). In questo modello animale, hanno prodotto il composto desiderato, che è stato catalizzato dall'enzima nell'organello artificiale. La vitalità dell'animale non è stata compromessa dall'iniezione.

"Questa combinazione di vescicole naturali e piccoli organelli sintetici è ciò che rende la fabbrica molecolare:le reazioni che avvengono all'interno producono un prodotto finale, come avviene anche all'interno delle cellule, " spiegano il Dott. Tomaz Einfalt e la Dott.ssa Martina Garni, primi autori del saggio.

All'interno delle fabbriche molecolari, più componenti possono essere realizzati e assemblati nel prodotto finale. Le vescicole biosintetiche possono anche trasferire componenti da una cellula all'altra. Diverse fabbriche molecolari possono essere combinate in modo da creare strutture complesse con un'elevata funzionalità:il primo passo verso la produzione di cellule artificiali in laboratorio o negli organismi viventi.