Искусственные клетки научились чувствовать и реагировать на окружающую среду
Искусственные клетки можно использовать для обнаружения изменений в организме и ответного высвобождения молекул лекарств или для выявления и удаления вредных металлов из окружающей среды.
Исследователи из Имперского колледжа Лондона создали первые искусственные клетки, которые могут чувствовать и реагировать на внешний химический сигнал через активацию искусственного сигнального пути. Они создали клетки, которые чувствуют ионы кальция (Ca2+) и реагируют на них флуоресценцией (свечением). Результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Как это работает
Команда создала искусственную клетку, внутри которой находятся более мелкие клетки («везикулы»). Граница клетки образована мембраной с порами, позволяющими ионам кальция проникать внутрь. Попав в клетку, ионы кальция активируют ферменты, которые заставляют везикулы высвобождать флуоресцирующие частицы.
Преимущество подхода
В природных клетках химические реакции часто очень сложны и многоступенчаты, что затрудняет их инженерную модификацию. Новая система проще и эффективнее, так как использует «усечённую» версию природного пути, объединяя элементы из разных естественных систем (например, фермент из пчелиного яда) в искусственной среде. Это позволяет избежать проблем, характерных для биологических систем, таких как образование токсичных побочных продуктов.
Перспективы применения
По словам ведущего автора Джеймса Хиндли, такие системы могут найти применение в биотехнологии:
- Создание клеток, чувствующих маркеры рака и синтезирующих лекарство непосредственно в организме.
- Разработка клеток для обнаружения опасных тяжёлых металлов в окружающей среде с последующим высвобождением селективных сорбентов для их очистки.
Ключевая сила подхода — возможность легко комбинировать элементы, которые в природе не встречаются вместе, что сложнее сделать в существующих биологических системах.