Scienza: Costruiscono cellule artificiali con la funzionalità di quelle vere

• Gli scienziati affermano che con l’uso di batteri modificati dovrebbe essere possibile produrre moduli complessi per terapie, biofabbricazione e biotecnologia in generale.

Un team scientifico formato da esperti di Francia e Regno Unito ha creato cellule sintetiche avanzate che imitano la funzionalità delle cellule reali, segnando una pietra miliare globale. La ricerca, guidata dall’Università di Bristol nel Regno Unito, ha stabilito un nuovo approccio alla creazione di protocelle altamente complesse utilizzando microgocce viscose riempite di batteri viventi come un microscopico cantiere.

I precedenti tentativi di modellare le protocelle utilizzando le microcapsule non sono stati all’altezza, quindi il team di ricercatori si è rivolto ai batteri per costruire cellule sintetiche complesse utilizzando un processo di assemblaggio di materiali viventi.

Come hanno condotto la ricerca?

Nella prima fase, il team ha esposto le goccioline vuote a due tipi di batteri che sono stati catturati all’interno delle goccioline o sulla loro superficie. Entrambi i tipi di batteri sono stati quindi distrutti in modo che i componenti cellulari rilasciati fossero intrappolati all’interno o sulla superficie delle goccioline per produrre protocellule batteriogeniche (coacervati) racchiuse nella membrana contenenti migliaia di molecole, parti e macchinari biologici.

I ricercatori hanno scoperto che le protocellule potrebbero produrre molecole ricche di energia (ATP) dagli zuccheri e sintetizzare RNA e proteine, indicando che i componenti batterici ereditati rimangono attivi nelle cellule sintetiche.

Il team scientifico ha rimodellato strutturalmente e morfologicamente le protocellule per creare un unico nucleo con DNA condensato in una struttura simile e sviluppare un intero sistema di organelli cellulari delimitati da membrane, come i vacuoli d’acqua.

Infine, in modo sostenibile, l’assieme è stato energizzato biochimicamente dalla produzione di ATP derivato dalle cellule viventi dei batteri ‘Escherichia coli’ impiantati. Di conseguenza, i costrutti proto-viventi hanno adottato una morfologia esterna simile a un’ameba con un sistema bionico cellulare con proprietà simili alla vita integrate. Questi risultati sono stati presentati su Nature, mercoledì scorso.

Uno degli autori principali, il professor Stephen Mann, dell’Università di Bristol, ha affermato nella dichiarazione:

“Raggiungere un’elevata complessità organizzativa e funzionale nelle cellule sintetiche è difficile, specialmente in condizioni di quasi equilibrio. Si spera che il nostro attuale approccio batteriogeno aiuterà aumentare la complessità degli attuali modelli di protocellule, facilitare l’integrazione di una miriade di componenti biologici e consentire lo sviluppo di sistemi citomimetici energizzati“.

Il primo autore, il dottor Can Xu, della stessa università, ha aggiunto:

“l nostro approccio all’assemblaggio del materiale vivente offre un’opportunità per la costruzione dal basso verso l’alto di costrutti simbiotici di cellule viventi e sintetiche“.

Il Dr. Xu è del parere che, utilizzando batteri ingegnerizzati, dovrebbe essere possibile produrre moduli complessi per lo sviluppo in aree terapeutiche e diagnostiche della biologia sintetica, nonché nella bioproduzione e nelle biotecnologie in generale.

Foto di copertina (credit professor Stephen Mann e il dottor Can Xu) > Protocellula batteriogenica a forma di ameba: membrana (bordo rosso); nucleo (blu); citoscheletro (filamenti rossi); vacuolo (cerchio rosso); Produzione di ATP (verde). Barra della scala, 5 μm.