Studija objavljena u časopisu Priroda hemije otkriva izuzetan skok u sintezi veštačkih ćelija korišćenjem sintetičkih materijala, koji je postigao međunarodni tim na čelu sa dr Andrea Belluati, prof. Nico Bruns (oba TU Darmstadt) i dr Setuhn Jimaja (Univerzitet iz Friburga).
Ove ćelije, napravljene kroz proces koji se zove biokatalitička polimerizacija izazvana samosastavljanjem (bioPISA), predstavljaju značajan napredak u oblasti sintetičke biologije.
Veštačke ćelije su mikroskopske strukture koje oponašaju svojstva živih ćelija. Oni predstavljaju važne mikroreaktore za poboljšanje hemijskih reakcija i za inženjering molekularnih sistema, deluju kao domaćini za puteve sintetičke biologije i važni su alati za proučavanje porekla života.
Tim je razvio enzimsku sintezu polimernih mikrokapsula i koristio ih da inkapsulira rastvorljivi sadržaj (tj. citosol) bakterijskih ćelija, stvarajući tako veštačke ćelije sa sposobnošću da proizvode niz proteina u svojoj unutrašnjosti, uključujući fluorescentni protein, strukturni protein aktin za stvaranje strukture nalik citoskeletu, i enzim alkalne fosfataze da imitira proces biomineralizacije koji se nalazi u ljudskim kostima.
Ekspresija proteina ne samo da oponaša jedno od osnovnih svojstava živih ćelija, već takođe pokazuje potencijal ovih veštačkih ćelija u različitim primenama, od isporuke lekova do inženjeringa tkiva.
„Naša studija premošćuje ključni jaz u sintetičkoj biologiji, spajajući svet sintetičkih materijala sa enzimskim procesima kako bi se stvorile složene, veštačke ćelije, baš kao prave ćelije“, kaže Beluati. „Ovo otvara nove horizonte u stvaranju imitacije ćelija koje nisu samo strukturno slične biološkim ćelijama, već i funkcionalno kompetentne.“
Bruns dodaje: „Enzimatske radikalne polimerizacije su ključ za stvaranje ovih veštačkih ćelija. Enzimi sintetišu polimere koji se tokom polimerizacije sami sastavljaju u nano- i mikro-polimerne kapsule. Ovo je veoma jednostavan, ali efikasan način za pripremu veštačkih ćelija. U budućem radu, cilj nam je da koristimo proteine eksprimirane u veštačkim ćelijama da katalizuju dalju polimerizaciju, oponašajući na taj način rast i replikaciju prirodnih ćelija.“
