Künstliche Zellen, die unter Verwendung synthetischer Materialien hergestellt werden, wurden im Rahmen einer internationalen Forschung unter der Leitung der University of Strathclyde hergestellt.
Die in der Studie hergestellten Materialien besitzen ähnliche Eigenschaften wie lebende Zellen und haben das Potenzial, in Anwendungen wie der Arzneimittelabgabe und der Gewebezüchtung eingesetzt zu werden.
Bei den Zellen handelt es sich um mikroskopische Strukturen, die durch einen Prozess namens biokatalytische polymerisationsinduzierte Selbstorganisation (bioPISA) hergestellt werden und einen bedeutenden Fortschritt auf dem Gebiet der synthetischen Biologie darstellen.
Sie haben die Fähigkeit, in ihrem Inneren eine Reihe von Proteinen zu produzieren, darunter ein fluoreszierendes Protein, das Strukturprotein Aktin, das es ihm ermöglicht, eine Struktur ähnlich dem herzustellen, was in der Natur als Zytoskelett bekannt ist, und das Enzym alkalische Phosphatase, das dies ermöglicht Es soll den Biomineralisationsprozess in menschlichen Knochen nachahmen.
Die Studie wurde mit Forschern der Technischen Universität Darmstadt in Deutschland und der Universität Basel sowie des Adolphe-Merkle-Instituts der Universität Freiburg, beide in der Schweiz, durchgeführt. Sie wurde in der Fachzeitschrift Nature Chemistry veröffentlicht.
Dies ist eine einfache, aber effiziente Möglichkeit, die künstlichen Zellen vorzubereiten. In zukünftigen Arbeiten wollen wir die in den künstlichen Zellen exprimierten Proteine nutzen, um weitere Polymerisationen zu katalysieren und so das Wachstum und die Replikation natürlicher Zellen nachzuahmen.“
Professor Nico Bruns, Gastprofessor, Abteilung für reine und angewandte Chemie in Strathclyde
Nico Bruns ist ebenfalls Co-Leiter der Studie.
Dr. Andrea Belluati aus Darmstadt, die zum Zeitpunkt der Forschung auch eine Stelle bei Strathclyde hatte, sagte: „Unsere Studie schließt eine entscheidende Lücke in der synthetischen Biologie, indem sie die Welt der synthetischen Materialien mit enzymatischen Prozessen verbindet, um komplexe, künstliche Zellen zu schaffen.“ wie echte Zellen. Dies eröffnet neue Horizonte bei der Schaffung von Zellmimetika, die biologischen Zellen nicht nur strukturell ähneln, sondern auch funktionell kompetent sind.“
Künstliche Zellen stellen wichtige Mikroreaktoren zur Verbesserung chemischer Reaktionen und für die molekulare Systemtechnik dar. Sie fungieren auch als Wirte für Wege der synthetischen Biologie und sind wichtige Werkzeuge für die Erforschung des Ursprungs des Lebens. Das Forschungsteam entwickelte eine enzymatische Synthese polymerer Mikrokapseln und verkapselte damit das Zytosol bzw. den löslichen Inhalt von Bakterienzellen.
Die Forschung wurde vom Schweizerischen Nationalfonds über das National Centre of Competence in Research (NCCR) Bio-Inspired Materials, ein EU-finanziertes Marie-Skłodowska-Curie-Stipendium für Dr. Belluati und den Engineering and Physical Sciences Research Council, Teil des UKRI, finanziert .
Quelle:
Universität Strathclyde
Zeitschriftenreferenz:
Belluati, A., et al. (2023). Künstliche Zellsynthese mittels biokatalytischer, durch Polymerisation induzierter Selbstorganisation. Naturchemie. doi.org/10.1038/s41557-023-01391-y.
