Vytvořena první samopohyblivá umělá buňka

První umělá buňka se dokáže pohybovat bez života, a to pouze za použití tří základních složek a zákonů chemie. Tento objev otevírá nové směry v syntetické biologii a rozlušťuje, jak se život pohybuje.

Kromě zásadní vědecké hodnoty otevírá úspěch vytváření samopohyblivých umělých buněk také mnoho potenciálních aplikací v biomedicíně a stavebnictví - Foto: AI

V práci publikované v časopise Science skupina vědců z Umělá buňka je jednou z nejjednodušších struktur, jaké kdy byly vytvořeny: skládá se pouze z lipidové membrány, enzymu a póru, uvádějí Katalánský biotechnologický institut (IBEC) , Barcelonská univerzita, University College London, Liverpoolská univerzita, Biofisika Institute a Ikerbasque Science Foundation. Přesto má schopnost orientovat se a pohybovat na základě chemických reakcí, podobně jako spermie nacházejí vajíčka nebo bílé krvinky sledují známky infekce.

Tento jev se nazývá chemotaxe, schopnost pohybovat se v závislosti na chemických koncentracích, což je důležitá dovednost pro přežití v biologickém světě . Zvláštností této umělé buňky je, že nepotřebuje složité struktury, jako jsou bičíky nebo receptory.

„Všechnu tuto mobilitu jsme znovu vytvořili s pouhými třemi prvky: membránou, enzymem a jaderným pórem. Žádné komplikace. A pak se objevila skrytá pravidla života,“ sdělil profesor Giuseppe Battaglia (IBEC).

Umělé buňky jsou vyrobeny z liposomů, tukových bublin, které napodobují skutečné buněčné membrány. Když jsou umístěny do prostředí s koncentračním gradientem glukózy nebo močoviny, enzymy uvnitř liposomů reagují s těmito molekulami a vytvářejí koncentrační rozdíl.

Tato nerovnováha vytváří mikroskopický tok na povrchu buňky, který ji tlačí směrem k vyšší koncentraci. Póry membrány fungují jako řízená „stavidla“, která vytvářejí asymetrii potřebnou k generování tahu, podobně jako když se loď pohání proudem vody.

Ve svých experimentech tým zkoumal více než 10 000 umělých buněk v mikrofluidních kanálech za přísně kontrolovaných gradientních podmínek. Výsledky ukázaly, že buňky s větším počtem jaderných pórů se pohybovaly energičtěji ve směru chemotaxe; buňky bez pórů se pohybovaly pouze pasivně, pravděpodobně prostou difúzí.

V přírodě je motilita strategií přežití, která pomáhá živým buňkám vyhledávat živiny, vyhýbat se toxinům a koordinovat svůj růst. Přesná simulace tohoto jevu s pouhými třemi minimálními složkami přibližuje vědce k rozluštění toho, jak se život mohl začít pohybovat v rané fázi svého vývoje.

Kromě zásadní vědecké hodnoty otevírá výzkum také mnoho potenciálních aplikací v biomedicíně a stavebnictví. Například umělé buňky mohou být navrženy tak, aby dodávaly léky na správné místo v těle, detekovaly chemické změny v mikroprostředí nebo vytvářely programovatelné samoorganizující se systémy ve stavebnictví.

Protože jsou tyto buněčné komponenty v biologii všudypřítomné, lze je zvětšit nebo upravit tak, aby vznikli měkcí bioničtí mikroroboti, kteří nevyžadují kovové rámy ani elektronické obvody.

„Podívejte se pozorně na pohybující se umělou buňku. Uvnitř se skrývá tajemství: jak buňka šeptá, jak přepravuje životně důležité věci. Ale přirozená biologie je příliš hlučná, příliš detailní. Takže trochu „podvádíme“. A pak se všechno stane zefektivněným, krásným, čistou chemickou hudbou,“ přirovnal profesor Battaglia.

MINH HAI

Zdroj: https://tuoitre.vn/lan-dau-tien-tao-ra-te-bao-nhan-tao-tu-di-chuyen-20250727080301666.htm