Aceste „celule cyborg” oferă noi posibilități pentru probleme de sănătate și de mediu.
„Biologia sintetică își propune să creeze celule care pot îndeplini funcții noi”, spune Universitatea din California, Davis. În ceea ce privește această afirmație, inginerii biomedicali de la UC Davis au creat „celule cyborg” semi-vii.
După cum se precizează în comunicatul de presă instituțional, celulele cyborg, care au capacități de celule vii, dar nu se pot replica, ar putea avea o gamă largă de aplicații, de la producerea de medicamente terapeutice până la curățarea poluării.
Potrivit lui Cheemeng Tan, autor principal al studiului și Profesor asociat de inginerie biomedicală la UC Davis, există două metode utilizate. Una este de a lua o celulă bacteriană deja în viață și de a-i modifica ADN-ul prin adăugarea de noi gene care îi conferă noi capacități. Alternativa este de a construi o celulă artificială de la zero folosind biomolecule și o membrană sintetică.
Tan și cercetătorii UC Davis au dezvoltat o a treia abordare. Ei au injectat elementele de bază ale unui polimer artificial în celulele bacteriene vii. Odată ajuns în celulă, expunerea la lumină UV a determinat polimerul să se reticuleze într-o matrice de hidrogel. Deși celulele ar putea continua să funcționeze biologic, ele nu s-au putut diviza.
„Celulele cyborg sunt programabile, nu se divid, păstrează activitățile celulare esențiale și dobândesc abilități non-native”, a spus Tan.
Cercetătorii au descoperit că celulele cyborg erau mai rezistente la stresul care ar ucide în mod normal celulele normale, cum ar fi expunerea la peroxid de hidrogen, antibiotice sau pH ridicat. În cele din urmă, au reușit să modifice celulele astfel încât să se poată infiltra în celulele canceroase crescute în laborator.
Echipa efectuează un studiu suplimentar privind crearea și controlul celulelor cyborg și efectele diferitelor materiale matrice. În plus, doresc să investigheze modul în care acestea pot fi utilizate în diverse scopuri, de la abordarea problemelor de mediu până la identificarea și tratarea bolilor.
„În sfârșit, suntem interesați de bioetica aplicării celulelor cyborg, deoarece acestea sunt biomateriale derivate din celule care nu sunt nici celule, nici materiale”, a spus Tan.
Studiul a fost publicat în Advanced Science pe 11 ianuarie.
Procedura a făcut obiectul unei cereri provizorii de brevet. National Institutes of Health a oferit bani pentru a ajuta la finanțarea unor cercetări.
Celulele naturale și artificiale sunt două șasiuri comune în biologia sintetică. Celulele naturale pot îndeplini sarcini complexe prin constructe genetice sintetice, dar replicarea lor autonomă provoacă adesea probleme de siguranță pentru aplicațiile biomedicale.
În schimb, celulele artificiale bazate pe materiale nereplicative, deși au o complexitate biochimică redusă, oferă funcții mai definite și mai controlabile. Aici, pentru prima dată, autorii creează entități hibride material-celulă numite Cyborg Cells.
Pentru a crea celule Cyborg, o rețea de polimeri sintetici este asamblată în interiorul fiecărei bacterii, făcându-le incapabile să se divizeze. Celulele Cyborg păstrează funcțiile esențiale, inclusiv metabolismul celular, motilitatea, sinteza proteinelor și compatibilitatea cu circuitele genetice.
Celulele Cyborg dobândesc, de asemenea, noi abilități de a rezista factorilor de stres care altfel ucid celulele naturale. În cele din urmă, autorii demonstrează potențialul terapeutic arătând invazia în celulele canceroase.
Această lucrare stabilește o nouă paradigmă în bioingineria celulară prin exploatarea unei combinații de polimeri artificiali intracelulari și interacțiunea acestora cu rețelele de proteine ale celulelor vii.
Articol de Răzvan Lupu
