Forskare bygger artificiella cellfack som molekylära verkstäder

Den gröna omställningen är en bluff | Therese Uddenfeldt - Idévärlden (Juli 2019).

Anonim

Hur man installerar nya funktioner i celler utan att störa deras metaboliska processer? Ett lag från München tekniska universitet och Helmholtz Zentrum München har förändrat däggdjursceller på ett sådant sätt att de bildade konstgjorda utrymmen där sekvestrerade reaktioner kunde äga rum, vilket möjliggör detektion av celler djupt i vävnaden och även deras manipulation med magnetfält.

Prof. Gil Westmeyer, professor i molekylär bildbehandling vid TUM och chef för ett forskargrupp vid Helmholtz Zentrum München, och hans team uppnådde detta genom att införa i humana celler den genetiska informationen för att producera bakterieproteiner, så kallade encapsulins, som självmonterar in i nanosfärerna. Denna metod möjliggjorde forskarna att skapa små, fristående utrymmen-artificiella cellulära fack-inuti däggdjursceller.

Skyddade områden med nya fastigheter

Den stora styrkan hos de små sfärerna är att de är giftfria för cellen och enzymatiska reaktioner kan äga rum inuti dem utan att störa cellens metaboliska processer. "Ett av systemets viktiga fördelar är att vi kan genetiskt kontrollera vilka proteiner, till exempel fluorescerande proteiner eller enzymer, inkapslas i inuti nanosphererna", förklarar Felix Sigmund, studiens första författare. "Vi kan således spatially separera processer och ge cellerna nya egenskaper."

Men nanosphererna har också en naturlig egenskap som är särskilt viktig för Westmeyers team: De kan ta in järnatomer och bearbeta dem på ett sådant sätt att de förblir inuti nanosphererna utan att störa cellens processer. Denna sekvestrerad järnbiomineralisering gör partiklarna och även cellerna magnetiska. "Att göra cellerna synliga och kontrollerbara på distans genom att göra dem magnetiska är ett av våra långsiktiga forskningsmål. De järnintagande nanokompartmenten hjälper oss att ta ett stort steg mot detta mål, " förklarar Westmeyer.

Magnetisk och praktisk

Detta kommer i synnerhet att göra det lättare att observera celler som använder olika avbildningsmetoder. Magnetiska celler kan också observeras i djupa lager med metoder som inte skadar vävnaden, såsom magnetisk resonansbildning (MRI). I samarbete med Dr. Philipp Erdmann och Prof. Jürgen Plitzko från Max Planck Institute of Biochemistry kunde laget dessutom visa att nanosphererna också är synliga i högupplösande kryo-elektronmikroskopi. Denna funktion gör dem användbara som genreporterare som direkt kan markera cellidentiteten eller cellstatusen i elektronmikroskopi, liknande de vanliga fluorescerande proteinerna i ljusmikroskopi. Dessutom finns det till och med ytterligare fördelar: Celler som är magnetiska kan styras systematiskt med hjälp av magnetfält, så att de kan sorteras och separeras från andra celler.

Används i cellterapi tänkbar

En möjlig framtida användning av de artificiella cellulära avdelningarna är exempelvis cellimmunoterapier, där immunceller genetiskt modifieras på ett sådant sätt att de selektivt kan förstöra en patients cancerceller. Med de nya nanokompartimenten inuti de manipulerade cellerna kan cellerna i framtiden eventuellt vara enklare via icke-invasiva bildhanteringsmetoder. "Med hjälp av de modulärt utrustade nanokompartmenten kan vi också ge de genetiskt modifierade cellerna nya metaboliska vägar för att göra dem mer effektiva och robusta", förklarar Westmeyer. "Det finns förstås många hinder som måste övervinnas i prekliniska modeller först, men möjligheten att genetiskt kontrollera modulära reaktionskärl i däggdjursceller kan vara till stor hjälp för dessa tillvägagångssätt."

menu
menu