Létrehozták az első önműködő mesterséges sejtet

Az első mesterséges sejt élet nélkül is képes mozogni, mindössze három alapvető komponenst és a kémia törvényeit használva. A felfedezés új irányokat nyit a szintetikus biológiában, és megfejti az élet mozgásának módját.

Az önmozgó mesterséges sejtek létrehozásának sikere alapvető tudományos értéke mellett számos potenciális alkalmazási lehetőséget nyit meg a biomedicinában és az építőiparban is - Fotó: AI

A Science folyóiratban megjelent munkában egy tudóscsoport... A Katalán Biotechnológiai Intézet (IBEC) , a Barcelonai Egyetem, a Londoni Egyetem, a Liverpooli Egyetem, a Biofizika Intézet és az Ikerbasque Tudományos Alapítvány szerint a mesterséges sejt az egyik legegyszerűbb struktúra, amit valaha létrehoztak: csupán egy lipidmembránból, egy enzimből és egy pórusból áll. Mégis képes kémiai reakciók alapján tájékozódni és mozogni, hasonlóan ahhoz, ahogyan a spermiumok megtalálják a petesejteket, vagy ahogy a fehérvérsejtek követik nyomon a fertőzés jeleit.

Ezt a jelenséget kemotaxisnak nevezik, ami a kémiai koncentrációknak megfelelő mozgás képessége, és fontos túlélési készség a biológiai világban . Ennek a mesterséges sejtnek az a különlegessége, hogy nincs szüksége összetett struktúrákra, mint például ostorok vagy receptorok.

„Mindezt a mobilitást mindössze három elemmel, egy membránnal, egy enzimmel és egy sejtmagpórussal hoztuk létre újra. Mindenféle macera nélkül. És akkor felszínre kerültek az élet rejtett szabályai” – osztotta meg Giuseppe Battaglia professzor (IBEC).

A mesterséges sejtek liposzómákból, a valódi sejtmembránokat utánzó zsírbuborékokból állnak. Amikor glükóz- vagy karbamidkoncentrációs gradiensű környezetbe helyezik őket, a liposzómákban lévő enzimek reakcióba lépnek ezekkel a molekulákkal, koncentrációkülönbséget hozva létre.

Ez az egyensúlyhiány mikroszkopikus áramlást hoz létre a sejtfelszínen, a nagyobb koncentrációjú oldal felé tolva azt. A membrán pórusai szabályozott „zsilipkapuként” működnek, létrehozva a tolóerő létrehozásához szükséges aszimmetriát, hasonlóan ahhoz, ahogyan egy hajó a víz áramlásával hajtja magát.

Kísérleteik során a kutatócsoport több mint 10 000 mesterséges sejtet vizsgált mikrofluidikai csatornákban, szigorúan szabályozott gradiens körülmények között. Az eredmények azt mutatták, hogy a több nukleáris pórussal rendelkező sejtek erőteljesebben mozogtak a kemotaxis irányába; a pórusok nélküli sejtek csak passzívan mozogtak, valószínűleg egyszerű diffúzió révén.

A természetben a mozgás létfontosságú túlélési stratégia, amely segít az élő sejteknek tápanyagokat találni, elkerülni a méreganyagokat és koordinálni a növekedésüket. A jelenség mindössze három minimális komponenssel történő pontos szimulációja közelebb vitte a tudósokat annak megfejtéséhez, hogy az élet hogyan kezdhetett el mozogni a korai evolúciójában.

Az alapvető tudományos értéken túl a kutatás számos potenciális alkalmazási lehetőséget nyit meg a biomedicinában és az építőiparban is. Például mesterséges sejteket lehet tervezni úgy, hogy a gyógyszereket a szervezetben a károsodás megfelelő helyére juttassák, a mikro-környezetben bekövetkező kémiai változásokat érzékeljék, vagy programozható önszerveződő rendszereket hozzanak létre az építőiparban.

Mivel ezek a sejtkomponensek mindenütt jelen vannak a biológiában, méretnövelésükkel vagy adaptálásukkal lágy biomimetikus mikrorobotokat hozhatnak létre, amelyekhez nincs szükség fémkeretre vagy elektronikus áramkörökre.

„Nézzünk meg alaposan egy mesterséges sejtet mozgás közben. Benne rejlik a titok: hogyan suttog a sejt, hogyan szállít létfontosságú dolgokat. De a természetes biológia túl zajos, túl részletes. Ezért egy kicsit „csalunk”. És akkor minden áramvonalassá, széppé, tiszta kémiai zenévé válik” – hasonlította Battaglia professzor.

MINH HAI

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