En el nexo de la materia viva y no viva, mejorar la construcción espontánea de abajo hacia arriba de células artificiales con alta complejidad organizativa y funciones diversificadas sigue siendo un problema. Para hacer frente a este desafío, los científicos, dirigidos por la Universidad de Bristol, han creado células sintéticas, conocidas como protocélulas, que utilizan microgotas viscosas llenas de bacterias vivas como sitio de construcción microscópico.
Para construir estas células sintéticas avanzadas, que imitan la funcionalidad de la vida real, los científicos han aprovechado el potencial de las bacterias. Expusieron las gotitas vacías a dos tipos de bacterias: una población fue capturada espontáneamente dentro de las gotitas mientras que la otra quedó atrapada en la superficie de la gotita.
Luego destruyeron ambos tipos de bacterias. Provoca la liberación de componentes celulares que quedan atrapados en el interior o en la superficie de las gotas para producir protocélulas bacteriogénicas recubiertas de membrana que contienen miles de moléculas biológicas, piezas y maquinaria.
El hecho de que las protocélulas pudieran generar moléculas de ARN y las proteínas por expresión génica in vitro y las moléculas ricas en energía (ATP) por medio de la glucólisis sugirieron que los componentes bacterianos heredados persistieron en las células sintéticas.
Para probar la capacidad de esta técnica, los científicos utilizaron una serie de pasos químicos para remodelar estructural y morfológicamente las protocélulas bacteriógenas. El interior de la gota estaba lleno de una red similar a un citoesqueleto de filamentos de proteína y vacuolas de agua unidas a la membrana. La bacteria liberada ADN comprimida en una sola estructura parecida a un núcleo.
A continuación, los científicos implantaron bacterias vivas en las protocélulas para generar una producción de ATP autosostenible y una activación a largo plazo para la glucólisis, la expresión génica y el ensamblaje del citoesqueleto. Curiosamente, las construcciones protoliving desarrollaron una apariencia exterior que se asemejaba a una ameba debido al crecimiento y metabolismo bacteriano local, creando un sistema biónico celular con características realistas integradas.
El autor correspondiente, el profesor Stephen Mann, dijo: “Lograr una alta complejidad organizativa y funcional en células sintéticas es difícil, especialmente en condiciones cercanas al equilibrio. Con suerte, nuestro enfoque bacteriogénico actual ayudará a aumentar la complejidad de los modelos de protocélulas actuales, facilitará la integración de innumerables componentes biológicos y permitirá el desarrollo de sistemas citomiméticos energizados”.
El primer autor, el Dr. Can Xu, investigador asociado de la Universidad de Bristol, adicional: “Nuestro enfoque de ensamblaje de material vivo brinda una oportunidad para la construcción de abajo hacia arriba de construcciones simbióticas de células vivas/sintéticas. Por ejemplo, utilizando bacterias modificadas, debería ser posible fabricar módulos complejos para el desarrollo en áreas terapéuticas y de diagnóstico de la biología sintética, la biofabricación y la biotecnología en general”.
Referencia de la revista:
- Xu, C., Martín, N., Li, M. et al. Ensamblaje de materia viva de protocélulas bacteriogénicas. Naturaleza (2022). DUELE: 10.1038 / s41586-022-05223-w
