Credito:ACS Nano 2022
Le cellule artificiali sono state progettate per imitare le caratteristiche naturali delle cellule biologiche in un nuovo studio dell'Imperial College di Londra.
Gli scienziati dei dipartimenti di ingegneria chimica e chimica hanno sviluppato un modo per progettare cellule artificiali che imitano il comportamento delle cellule biologiche in risposta ai cambiamenti ambientali. Ciò potrebbe avere implicazioni significative per la nostra comprensione della biologia, nel trattamento delle malattie e nella somministrazione di farmaci.
La produzione di tali architetture cellulari è stato uno degli obiettivi finali della biologia sintetica, poiché consentirebbe agli scienziati di creare cellule di design con funzioni specifiche che sono più facili da controllare e prevedere rispetto a quelle biologiche.
La ricerca è stata pubblicata oggi su ACS Nano .
Caratteristiche biologiche fondamentali
Una caratteristica fondamentale delle cellule biologiche in tutte le forme di vita è la compartimentazione delle cellule, che possono cambiare in risposta a stimoli ambientali. Ad esempio, quando alcune cellule immunitarie rilevano un virus, rilasciano sottocompartimenti nel loro ambiente, che fungono da segnale per altri tipi di cellule per distruggere quel virus.
I precedenti sforzi per replicare questa caratteristica dinamica delle cellule hanno portato solo alla compartimentazione statica, che ha ostacolato il potenziale biomimetico e tecnologico delle cellule sintetiche.
Ora un team di biologi sintetici ha sviluppato un metodo per imitare le caratteristiche dinamiche dei sottocompartimenti naturali nelle cellule artificiali, che possono esistere all'interno della cellula o esternamente sulla sua superficie.
Ciò potrebbe aprire la strada a sviluppi nel trattamento di malattie e malattie e nella somministrazione mirata di farmaci.
Celle sofisticate
Il team dell'Imperial ha utilizzato un approccio di "assemblaggio dal basso verso l'alto" per sviluppare cellule artificiali con sottocompartimenti, che possono rispondere a stimoli chimici nel loro ambiente modificando la loro organizzazione interna.
Possono essere progettati per disperdersi dalla superficie cellulare in risposta a segnali chimici nell'ambiente o passare a uno stato disperso all'interno del lume cellulare dopo aver rilevato trigger meccanici. Questi riarrangiamenti strutturali possono essere reversibili e non richiedono complessi macchinari biologici.
Il dottor Yuval Elani, capo accademico di questo studio, afferma che "le cellule biologiche sono altamente dinamiche e reattive, motivo per cui sono così sofisticate. Cambiano costantemente il modo in cui i materiali sono disposti all'interno, in risposta al loro ambiente. Prendendo ispirazione dalla biologia e costruire questa caratteristica nei sistemi sintetici ha un grande potenziale in biotecnologia e terapia, qualcosa che ora stiamo cercando di sfruttare".
Passaggi successivi
La comprensione di come costruire sottocompartimenti dinamici all'interno delle cellule è un primo passo essenziale nell'utilizzo di questa tecnologia. Ora i ricercatori dovranno concentrarsi sull'aumento della sua rilevanza biologica e tecnologica. Ad esempio, ingegnerizzando queste cellule sintetiche per fornire medicinali incapsulati in sottocompartimenti.
L'autrice principale Greta Zubaite ha aggiunto che "se un bersaglio di interesse, ad esempio un tumore, ha un microambiente diverso da quello delle cellule sane, le cellule artificiali potrebbero percepirlo e usarlo come segnale per rilasciare sottocompartimenti carichi di farmaci. Le cellule artificiali che trasportano farmaci potrebbero anche essere progettate per consentire un trattamento non invasivo in loco di malattie o malattie. La ricerca che abbiamo condotto apre la strada a questo tipo di trattamento". + Esplora ulteriormente
