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
У тихоходок нашли новую суперспособность для выживания
У тихоходок нашли новую суперспособность для выживания
Существа выработали защитную броню против солнца.
Лыжник нашел в Альпах «ледяную мумию» серны
Лыжник нашел в Альпах «ледяную мумию» серны
Останки животного пролежали во льду 400 лет.