به گزارش ایسنا و به نقل از ساینس الرت، پژوهشگران چند دهه است که مجذوب فرآیند تقسیم سلولی شده‌اند که فرآیندی بسیار پیچیده است که توسط ترکیبی دقیق از اجزا هدایت می‌شود. آنها برای درک بهتر این پدیده تلاش کرده‌اند سلول‌های مصنوعی ایجاد کنند که از طبیعت تقلید می‌کنند.

در حالی که مدتی طول می‌کشد تا سلول‌های مصنوعیِ کاملاً کاربردی داشته باشیم، مطالعه‌ای که توسط محققان موسسه مواد تعاملی لایب‌نیتس انجام شد، این هدف را یک گام به تحقق نزدیک‌تر کرده است.

این مطالعه ادغام تشکیلات تقسیم سلولی در سلول‌های مصنوعی را توصیف می‌کند که یک پیشرفت در این زمینه است. این پژوهش در این موسسه توسط سزار رودریگز-امنگر(César Rodriguez-Emmenegger) هدایت شد.

تقلید تقسیم سلولی باکتریایی

ایجاد سلول‌های مصنوعی که عملکردها و رفتارهای بیولوژیکی را تقلید ‌کنند، یکی از بزرگترین چالش‌ها در زمینه مواد تعاملی الهام گرفته شده از زیست‌شناسی است. پژوهشگران برای ایجاد سلول‌های مصنوعی، غشاهای سلولی را تکثیر کردند که می‌توانند با ماشین‌های تقسیم سلولی فعال (دیویزوم-divisome) بدون از دست دادن عملکردشان تعامل داشته باشند.

دیویزوم یک سیستم پروتئینی بسیار پیچیده است که وظیفه تقسیم سلولی در باکتری‌ها را بر عهده دارد. دیویزوم یک حلقه‌ در اطراف وسط سلول باکتری ایجاد می‌کند که سپس سلول باکتری را منقبض و به دو نیم تقسیم می‌کند.

دیویزوم در چالشی که تاکنون حل نشده بود، اکنون با تعامل با غشای سلول مصنوعی با همان قدرت و پویایی مانند غشاهای طبیعی کار می‌کند.

اگر غشاء ضخامت مناسبی نداشته باشد، پروتئین‌های تقسیم شده به هم نمی‌چسبند. از طرفی، تعادل جاذبه و دافعه بین پروتئین‌ها و غشاء نیز بسیار مهم است. در نهایت، غشاء باید بسیار متحرک، انعطاف‌پذیر و پایدار باشد تا بتواند در برابر نیروهای وارد شده توسط پروتئین‌ها به آن مقاومت کند.

پژوهشگران برای غلبه بر این موانع، بلوک‌های ساختمانی ماکرومولکولی جدیدی طراحی کردند و آنها را طوری برنامه‌ریزی کردند که در غشاء جمع شوند و به شیوه‌ای از پیش تعیین‌ شده با تقسیم‌بندی تعامل کنند. این رویکرد به گروه پژوهشی اجازه داد تا رفتار تقسیم‌بندی را در سلول‌های مصنوعی به دقت بازتولید کنند.

پیش از این پژوهشگران سعی کرده‌ بودند این فرآیند را در سیستم‌های مختلف تقلید کنند، اما تنها زمانی موفق شدند که این سیستم از لیپیدها - اجزای طبیعی سازنده غشای سلولی - ساخته شده بود.

پروفسور هرمان، معاون مدیر علمی موسسه لایب‌نیتس به همراه گروه پروفسور رودریگز-امنگر توسعه پلیمرهای شانه‌ای متصل یونی را نشان دادند که در آب به صورت خودآرا به شکل وزیکول‌هایی با ضخامت غشای زیست‌تقلید جمع می‌شوند. آنها نام این ترکیبات یونی را i-combisomes گذاشتند.

آن‌ها سپس با گرفتن سلول‌های باکتریایی زنده و ادغام سلول‌های پیرامونی آن‌ها در غشای مصنوعی، ترکیب‌های combisome باکتری ایجاد کردند که نقطه عطفی است که تاکنون هرگز محقق نشده بود.

درجه شباهت زیاد در i-combisomes، قابلیت تنظیم ترکیب شیمیایی و بیولوژیکی غشاء و توانایی ترکیب شدن با ماده زنده به طور بالقوه می‌تواند منجر به سلول‌های مصنوعی با عملکردهای پیشرفته شود.

راهی جدید برای پیشرفت پزشکی

سلول‌های مصنوعی را می‌توان طوری برنامه‌ریزی کرد که عملکردهایی را انجام دهند که سلول‌های طبیعی نمی‌توانند آن‌ها را انجام دهند و در زیست‌پزشکی فرصت‌های زیادی را ممکن می‌کنند.

به عنوان مثال، یک سلول مصنوعی می‌تواند برای تقلید از یک سلول ایمنی طراحی شود و به طور دقیق روی سلول‌های سرطانی عمل کند یا می‌تواند منجر به افزایش اثربخشی درمانی و کاهش خطر عوارض جانبی سمی داروها شود.

همچنین می‌توان از یک سلول مصنوعی برای احساس تغییرات در بدن استفاده کرد و با آزادسازی ترکیبات ضروری برای یک بدن سالم مانند انسولین واکنش نشان داد.

نتایج این مطالعه در مجله Advanced Materials منتشر شده است.

انتهای پیام