Новости

Создана искусственная клетка со способностями как у живой

Фото: Zhe Xu et al.
Пора в мембране искусственной клетки

Ученые из Университета Нью-Йорка и Университета Чикаго создали искусственный аналог живой клетки. Он автономно захватывает, обрабатывает и высвобождает вещества. Возможно, эти клетки будут доставлять лекарства или даже очищать окружающую среду.

Работа опубликована в Nature, коротко о ней сообщает GEN News.

Эксперимент показал, что искусственная клетка может поглощать микроскопические частицы из среды, концентрировать, хранить их в себе, доставлять и выделять. Живые клетки делают это с помощью активного транспорта.

«Благодаря нашему дизайну искусственные клетки смогут существовать автономно. Кроме того, им станут доступны функции, которые раньше выполняли только живые клетки с помощью активного транспорта, — говорит ведущий автор исследования Стефано Саканна. — В основе конструкции внутренний элемент, который обеспечивает клетку энергией, и физическая граница — клеточная стенка, которая позволяет захватывать и выделять частицы».

Важнейшая функция живой клетки — получать энергию из окружающей среды и использовать ее, чтобы закачивать и выкачивать из себя молекулы. Активный транспорт происходит, когда клетка перемещает молекулы из области с низкой концентрацией в область с высокой концентрацией. Благодаря активному транспорту клетки получают такие необходимые молекулы, как глюкоза и аминокислоты, запасают энергию, выделяют ненужное.

«Активный транспорт обеспечивает клеткам сложные функции вроде подвижности, чувствительности и самовоспроизведения», — говорят ученые.

Десятилетиями ученые пытались создать искусственные клетки, которые повторяют свойства живых. Но сложные функции, например активный транспорт, воспроизвести не удавалось.

В работе ученые сделали из искусственного полимера сферическую мембрану размером с эритроцит. В мембране проделали микроскопическое отверстие, через который могут проходить вещества, — получилась имитация белкового канала.

Но чтобы имитировать активный транспорт, нужна энергия. В живой клетке ее в форме АТФ производит митохондрия. В отверстие искусственной клетки ученые поместили компонент, который действует как насос, если на него посветить.

На свету происходит химическая реакция, насос втягивает частицы внутрь клетки. Когда насос выключен, частицы остаются внутри и обрабатываются. Если идет обратная реакция, содержимое выбрасывается наружу.

Насос управляется синим светом, а перекись водорода служит топливом. На свету элемент катализирует разложение перекиси, в клетки накапливаются побочные продукты, появляется градиент концентрации. Поэтому частицы из окружающей среды устремляются внутрь клетки, подхватывая нужные молекулы.

После загрузки клетки могут храниться месяцами без потери содержимого. А в необходимый момент могут высвобождать молекулы. Поэтому одно из потенциальных применений искусственных клеток — доставка лекарств. 

В эксперименте клетки поглотили микроскопические частицы в загрязненной воде. Значит, потенциально они могут очищать окружающую среду.

«Представьте себе игру Pac-Man. Как в ней, наши клетки двигаются и поедают загрязнения», — говорит Сканна. 

В другом эксперименте искусственные клетки поглотили бактерию E. coli. Они могут стать новым оружием против бактерий в организме.

Искусственную клетку мозга научили запоминать информацию — пока только в рамках компьютерной модели

Технологический прорыв дает новую надежду людям с больным сердцем

Читайте также
Научный блог. Как исчез предшественник нового коронавируса
Научный блог. Как исчез предшественник нового коронавируса
Можно ли надеяться, что нынешний коронавирус тоже исчезнет сам по себе?
Появилось видео, запечатлевшее смертельный удар богомола в деталях
Появилось видео, запечатлевшее смертельный удар богомола в деталях
Оказывается, богомол — большой стратег!
«Молочное море»: ученые приблизились к решению загадки
«Молочное море»: ученые приблизились к решению загадки
Но для однозначного ответа нужны пробы светящейся воды.