Des cellules artificielles ont été conçues pour imiter les caractéristiques naturelles des cellules biologiques dans une nouvelle étude de l'Imperial College de Londres.

Des scientifiques des départements de génie chimique et de chimie ont mis au point un moyen de concevoir des cellules artificielles qui imitent le comportement des cellules biologiques en réponse aux changements environnementaux. Cela pourrait avoir des implications importantes pour notre compréhension de la biologie, dans le traitement des maladies et dans l'administration des médicaments.

La production de telles architectures cellulaires a été l'un des objectifs ultimes de la biologie synthétique, car elle permettrait aux scientifiques de créer des cellules de conception avec des fonctions spécifiques plus faciles à contrôler et à prédire que les fonctions biologiques.

La recherche a été publiée aujourd'hui dans ACS Nano .

Caractéristiques biologiques fondamentales

Une caractéristique fondamentale des cellules biologiques dans toutes les formes de vie est la compartimentation des cellules, qui peut changer en réponse aux stimuli environnementaux. Par exemple, lorsque certaines cellules immunitaires détectent un virus, elles libèrent des sous-compartiments dans leur environnement, qui agissent comme signal pour que d'autres types de cellules détruisent ce virus.

Les efforts antérieurs pour reproduire cette caractéristique dynamique des cellules n'ont abouti qu'à une compartimentation statique, ce qui a entravé le potentiel biomimétique et technologique des cellules synthétiques.

Maintenant, une équipe de biologistes synthétiques a développé une méthode pour imiter les caractéristiques dynamiques des sous-compartiments naturels dans les cellules artificielles, qui peuvent exister soit à l'intérieur de la cellule, soit à l'extérieur à sa surface.

Cela pourrait ouvrir la voie à des développements dans le traitement des maladies et des maladies et dans l'administration ciblée de médicaments.

Cellules sophistiquées

L'équipe de l'Impériale a utilisé une approche "d'assemblage ascendant" pour développer des cellules artificielles avec des sous-compartiments, qui peuvent répondre aux stimuli chimiques de leur environnement en modifiant leur organisation interne.

Ils peuvent être conçus pour se disperser à partir de la surface cellulaire en réponse à des signaux chimiques dans l'environnement, ou passer à un état dispersé dans la lumière cellulaire après avoir détecté des déclencheurs mécaniques. Ces réarrangements structurels peuvent être réversibles et ne nécessitent pas de machinerie biologique complexe.

Le Dr Yuval Elani, responsable académique de cette étude, déclare que "les cellules biologiques sont très dynamiques et réactives, c'est pourquoi elles sont si sophistiquées. Elles changent constamment la façon dont les matériaux à l'intérieur sont disposés, en réponse à leur environnement. S'inspirant de la biologie et l'intégration de cette fonctionnalité dans des systèmes synthétiques présente un grand potentiel en biotechnologie et en thérapeutique, quelque chose que nous cherchons maintenant à exploiter."

Étapes suivantes

La compréhension de la façon de construire des sous-compartiments dynamiques au sein des cellules est une première étape essentielle dans l'utilisation de cette technologie. Désormais, les chercheurs devront se concentrer sur l'augmentation de sa pertinence biologique et technologique. Par exemple, en concevant ces cellules synthétiques pour délivrer des médicaments encapsulés dans des sous-compartiments.

L'auteur principal Greta Zubaite a ajouté que "si une cible d'intérêt, par exemple une tumeur, a un microenvironnement différent de celui des cellules saines, les cellules artificielles pourraient le détecter et l'utiliser comme signal pour libérer des sous-compartiments chargés de médicament. Des cellules artificielles porteuses de médicaments pourraient également être conçues pour permettre un traitement non invasif sur place d'une maladie ou d'une maladie. Les recherches que nous avons menées ouvrent la voie à ce type de traitement. + Explorer plus loin

Les cellules artificielles réagissent aux changements environnementaux