Швейцарские ученые из Базельского университета впервые создали простые клетки с искусственными органеллами, которые смогли сымитировать естественную межклеточную коммуникацию. Исследование опубликовано в научном журнале Advanced Materials (AdvMat).
В своей публикации специалисты описали систему протоклеток, состоящую из полимеров, биомолекул и других нанокомпонентов, которая смоделирована на основе передачи сигнала в сетчатке глаза. Эта система состоит из светочувствительных протоклеток — «отправителей» — с одной стороны, и протоклеток-получателей — с другой.
Внутри клеток-отправителей находятся наноконтейнеры — мембраны со светочувствительными молекулами. Эти мембраны служат искусственными органеллами.
Они позволяют исследователям инициировать между двумя клетками с помощью импульса света. Когда свет достигает клетки-отправителя, светочувствительные молекулы открывают наноконтейнеры, высвобождая их содержимое.
Целевое вещество покидает клетку-отправитель через поры и достигает клетки-получателя через окружающую жидкость.
Затем вещество попадает в клетки-получатели и сталкивается с искусственными органеллами, содержащими особый фермент. Этот фермент преобразует вещество в сигнал флуоресценции. Полученное свечение говорит исследователям, что передача сигнала между отправителем и получателем сработала.
«Используя внешний импульс света, нам удалось запустить каскад сигналов на основе органелл и модулировать его ионами кальция. Создание временно и пространственно контролируемой системы на основе модели естественной клеточной коммуникации — это новшество», — уточнила ведущий автор исследования, профессор Корнелия Паливан.
Разработка исследователей закладывает основу для синтетической эмуляции более сложных сетей связи живых клеток — и, таким образом, для лучшего их понимания. В перспективе это может открыть путь для терапевтических применений, включая лечения заболеваний и генерацию искусственных тканей.
Ранее ученые создали искусственные гены, действующие как конструктор внутри живых клеток.