Uno studio pubblicato su Nature Chemistry rivela un notevole passo avanti nella sintesi di cellule artificiali utilizzando materiali sintetici, ottenuto da un team internazionale guidato dal Dr. Andrea Belluati, dal Prof. Nico Bruns (entrambi TU Darmstadt) e dal Dr. Sètuhn Jimaja (Università di Friburgo).
Queste cellule, realizzate attraverso un processo chiamato autoassemblaggio indotto dalla polimerizzazione biocatalitica (bioPISA), rappresentano un progresso significativo nel campo della biologia sintetica.
Le cellule artificiali sono strutture microscopiche che emulano le proprietà delle cellule viventi. Rappresentano importanti microreattori per potenziare le reazioni chimiche e per l'ingegneria dei sistemi molecolari, fungono da ospiti per percorsi di biologia sintetica e sono strumenti importanti per studiare l'origine della vita.
Il team ha sviluppato una sintesi enzimatica di microcapsule polimeriche e le ha utilizzate per incapsulare il contenuto solubile (cioè il citosol) delle cellule batteriche, creando così cellule artificiali con la capacità di produrre una serie di proteine al loro interno, inclusa una proteina fluorescente, la la proteina strutturale actina per creare una struttura simile al citoscheletro e l'enzima fosfatasi alcalina per imitare il processo di biomineralizzazione presente nelle ossa umane.
L'espressione delle proteine non solo imita una delle proprietà fondamentali delle cellule viventi, ma mostra anche il potenziale di queste cellule artificiali in varie applicazioni, dalla somministrazione di farmaci all'ingegneria dei tessuti.
"Il nostro studio colma una lacuna cruciale nella biologia sintetica, fondendo il mondo dei materiali sintetici con i processi enzimatici per creare cellule complesse e artificiali, proprio come le cellule reali", afferma Belluati. "Ciò apre nuovi orizzonti nella creazione di imitazioni cellulari che non sono solo strutturalmente simili alle cellule biologiche ma anche funzionalmente competenti."
Bruns aggiunge:“Le polimerizzazioni radicali enzimatiche sono la chiave per creare queste cellule artificiali. Gli enzimi sintetizzano i polimeri che si autoassemblano durante la polimerizzazione in capsule polimeriche di dimensioni nano e micro. Questo è un modo molto semplice ma efficiente per preparare le cellule artificiali. Nel lavoro futuro miriamo a utilizzare le proteine espresse nelle cellule artificiali per catalizzare ulteriori polimerizzazioni, imitando così la crescita e la replicazione delle cellule naturali."
Ulteriori informazioni: Andrea Belluati et al, Sintesi di cellule artificiali mediante autoassemblaggio indotto dalla polimerizzazione biocatalitica, Nature Chemistry (2023). DOI:10.1038/s41557-023-01391-y
Informazioni sul giornale: Chimica della Natura
Fornito da Technische Universitat Darmstadt
