Искусственные и живые клетки собрали воедино и превратили в химический завод

Учёных уже не удивить созданием наноразмерных молекулярных машин и искусственных клеток. В будущем подобным системам пророчат использование в самых разных областях от биологических батарей, получающих энергию от фотосинтеза, до миниатюрных фабрик, производящих лекарства прямо в организме. И стоит заметить, что будущее это вполне обозримо.

В предыдущих работах исследователи уже покрывали белки и ферменты искусственной оболочкой для адресной доставки лекарств при лечении диабета и рака. Но учёные из Имперского колледжа Лондона пошли дальше. Они создали искусственные белковые сферы и поместили в них настоящие биологические клетки. При этом внешняя оболочка выполняет не только защитные функции, но и содержит ферменты, которые помогают живой клетке синтезировать новые химические вещества.

Например, в ходе одного из экспериментов гибрид живой и искусственной клетки был запрограммирован на производство флуоресцентного пигмента, появление которого свидетельствовало о том, что система работает как запланировано.

"Биологические клетки могут выполнять чрезвычайно сложные функции, но их трудно контролировать и настраивать на одну определённую задачу, – объясняет в пресс-релизе колледжа ведущий автор исследования Осказ Цез (Oscar Ces). – Искусственные клетки запрограммировать легче, но мы пока не можем сделать их достаточно близкими к природному аналогу".

Новая система снимает большую часть этих ограничений, объединяя преимущества живых и синтезированных клеток. Такая технология может ускорить разработку принципиально новых инструментов для медицины и других областей.

В ходе экспериментов команда использовала методы микрогидродинамики для работы со сверхмалыми объёмами жидкости. Учёные пропускали две несмешивающиеся жидкости (воду и масло), содержащие живые клетки и ферменты, через очень тонкий капилляр и создавали крошечные капли. Затем капли покрывали искусственной оболочкой, которая удерживала форму и защищала содержимое.

Для проверки способности к выживанию системы гибридные клетки погружали в раствор с высоким содержанием меди. Но даже в этой токсичной среде они продолжали выделять флуоресцентное вещество. Такая защита может быть весьма полезна внутри человеческого организма, чтобы укрыть клетки от атаки со стороны иммунной системы.

"Система, которую мы разработали, управляема и настраиваема, – говорит Ювал Элони (Yuval Elani), ведущий автор статьи, опубликованной в журнале Scientific Reports. – Вы можете воспроизводить искусственные клетки различных размеров и добавлять в них все виды клеточных "машин", таких как хлоропласты для проведения фотосинтеза или модифицированные бактерии, которые действуют как датчики".

На следующем этапе исследователи собираются наделить искусственную оболочку свойствами клеточной мембраны, сохранив её специфические функции. Такая синтетическая мембрана может быть настроена на выпуск веществ в ответ на определённый химический сигнал или изменение окружающей среды.

Напомним, что одной из других наиболее перспективных гибридных технологий является "организм на чипе", с помощью которой учёные уже добились немалых успехов. О других интересных достижениях в области синтетической биологии и разработке искусственных органов и тканей можно узнать из специальных разделов проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru).