Las células generadas artificialmente se comunican entre sí
Las células generadas artificialmente se comunican entre sí
Los investigadores Friedrich Simmel y Aurore Dupin de la Universidad Técnica de Munich (TUM) han creado por primera vez componentes celulares artificiales que pueden comunicarse entre sí. otro. Separadas por membranas grasas, estas células intercambian pequeñas moléculas de señalización química para desencadenar reacciones más complejas, como la producción de ARN y otras proteínas. Científicos de todo el mundo están trabajando para crear sistemas celulares artificiales que imiten el comportamiento biológico. Friedrich Simmel y Aurore Dupin han creado por primera vez componentes celulares artificiales de este tipo en una disposición espacial fija. Lo más importante es que estas células puedan comunicarse entre sí.
Friedrich Simmel, profesor de Física de Sistemas Biológicos Sintéticos (E14) en la Universidad de Munich, explica: "Nuestro sistema es un primer paso hacia biomateriales sintéticos similares a tejidos que son El material exhibe un comportamiento espaciotemporal complejo en donde las células individuales se especializan y diferencian, a diferencia de los organismos biológicos donde los genes se expresan en estructuras fijas envueltas en grasa fina o gotas de gel o emulsión en películas de polímeros son los componentes básicos de las células artificiales. Dentro de estos dispositivos, que tienen un tamaño de 10 a 100 micrones, las reacciones químicas y bioquímicas pueden desarrollarse sin inhibiciones. El equipo de investigación utilizó gotitas envueltas en membranas lipídicas para ensamblarlas en "microtejidos" de estructuras multicelulares artificiales. La solución de reacción bioquímica contenida en las gotitas puede producir ARN y proteínas, lo que confiere a las células la capacidad de expresión genética.
Intercambio de señales celulares y diferenciación espacial. Pero eso no es todo: pequeñas "moléculas de señalización" pueden intercambiarse entre células a través de la membrana celular o a través de canales de proteínas dentro de la membrana celular. Esto les permite combinarse entre sí en el tiempo y el espacio. De este modo, el sistema se vuelve dinámico, como en la vida real.
Los pulsos químicos viajan así a través de la estructura celular y transmiten información. Estas señales también pueden servir como desencadenantes que hacen que células inicialmente idénticas se desarrollen de diferentes maneras. "Nuestro sistema es el primer ejemplo de un sistema multicelular en el que las células artificiales con expresión genética tienen una disposición fija y están acopladas mediante señales químicas. De esta manera conseguimos una diferenciación espacial", afirma Simmel.
Modelos, microfábricas y microsensores El desarrollo de estos sistemas sintéticos es importante porque permiten a los científicos estudiar cuestiones fundamentales sobre el origen de la vida en modelos. Sólo después de que las células comenzaron a especializarse y dividiendo el trabajo entre las células que cooperan, esto es posible. es una de las preguntas más fascinantes de la investigación básica.
Los investigadores esperan explotar sistemas celulares especializados para construir kits de herramientas para simular diversas propiedades de los sistemas biológicos futuros. El principio es que las células respondan a su entorno y aprendan a hacerlo. actuar de forma independiente Las primeras aplicaciones ya están surgiendo: a largo plazo, los componentes celulares artificiales se pueden implementar para producir microfábricas para biomoléculas, o como pequeños sensores robóticos que procesan información y se adaptan a su entorno. > Las células de las impresoras 3D. Friedrich Simmel y Aurore Dupin todavía ensamblan sus sistemas celulares a mano con micromanipuladores. Sin embargo, en el futuro planean cooperar con la Universidad de Ciencias Aplicadas de Múnich para construir sistemáticamente sistemas más grandes y más realistas utilizando tecnología de impresión 3D.