Глубоко внутри наших глаз фоторецепторы сетчатки управляют сложной симфонией химических сигналов, позволяющих нам видеть. Этот механизм вдохновил группу исследователей изБазельский университет и делльУниверситет Гронингена создать нечто необычное: синтетические клетки, способные общаться друг с другом так же, как это делают естественные. Это открытие может изменить наше представление о регенеративной медицине.
Триумф искусственной коммуникации
Команда под руководством учителя Корнелия Паливан и Нобелевская премия Бен Феринга создала систему протоклеток, повторяющую функционирование фоторецепторов сетчатки. Как сообщается в журнале Передовые материалыЭти крошечные полимерные контейнеры оснащены особыми нанокомпонентами и биомолекулами.
Система состоит из двух типов синтетических ячеек: «излучателей», чувствительных к свету, и «приемников». Эта архитектура является важной вехой в области синтетической биологии: эти клетки реагируют на стимулы окружающей среды так же, как это сделали бы их естественные аналоги.
Как работают синтетические клетки
Внутри излучающих ячеек находятся наноконтейнеры (по сути органеллы искусственные), оснащенные мембранами со специальными светочувствительными молекулами, называемыми «молекулярными моторами». Одного светового импульса достаточно, чтобы вызвать связь.
Когда свет попадает на излучающую клетку, эти молекулярные двигатели открывают наноконтейнеры, высвобождая их содержимое. Высвободившееся вещество затем проникает через мембрану клетки-отправителя и достигает принимающей.
В принимающей клетке фермент преобразует это вещество во флуоресцентный сигнал, подтверждая, что между двумя клетками произошла связь.
Роль кальция в модуляции
Ионы кальция играют фундаментальную роль в этой системе, так же, как и в естественных фоторецепторах сетчатки. В наших глазах эти ионы помогают ослабить передачу раздражителей, позволяя нам адаптироваться к яркому свету.
Исследователи воспроизвели эту особенность, создав искусственные органеллы клеток-реципиентов, способные реагировать на ионы кальция, модулируя интенсивность флуоресцентного сигнала. Эта возможность временного и пространственного контроля представляет собой абсолютную новинку в этой области.
Синтетические клетки, перспективы на будущее
Исследование открывает путь к интересным разработкам. Возможность создания сетей связи между синтетическими и природными клетками может произвести революцию в лечении различных патологий. Область применения может варьироваться от регенеративной медицины до создания гибридных тканей, сочетающих натуральные и синтетические элементы. Учитель Паливан подчеркивает, что это лишь верхушка айсберга.
Следующим шагом станет разработка еще более сложных систем связи, что еще больше приблизит нас к сложности естественных биологических систем. Дорога длинная (природа граничит с совершенством), но по пути можно найти и сокровища.
