À la croisée de la matière vivante et non vivante, l’amélioration de la construction spontanée ascendante de cellules artificielles présentant une grande complexité organisationnelle et des fonctions diversifiées reste un problème. Pour relever ce défi, des scientifiques dirigés par l'Université de Bristol ont créé cellules synthétiques, connues sous le nom de protocellules, utilisant des micro-gouttelettes visqueuses remplies de bactéries vivantes comme chantier de construction microscopique.
Pour construire ces cellules synthétiques avancées, qui imitent les fonctionnalités réelles, les scientifiques ont exploité le potentiel des bactéries. Ils ont exposé les gouttelettes vides à deux types de bactéries : une population était spontanément capturée dans les gouttelettes tandis que l’autre était piégée à la surface des gouttelettes.
Ils ont ensuite détruit les deux types de bactéries. Il provoque la libération de composants cellulaires qui restent piégés à l’intérieur ou à la surface des gouttelettes pour produire des protocellules bactériogènes recouvertes d’une membrane contenant des milliers de molécules, de pièces et de machines biologiques.
Le fait que les protocellules puissent générer ARN et les protéines par expression génique in vitro et les molécules riches en énergie (ATP) via la glycolyse suggèrent que les composants bactériens hérités persistent dans les cellules synthétiques.
Pour tester la capacité de cette technique, les scientifiques ont utilisé une série d’étapes chimiques pour remodeler structurellement et morphologiquement les protocellules bactériogènes. L’intérieur de la gouttelette était rempli d’un réseau de filaments protéiques de type cytosquelette et de vacuoles d’eau liées à la membrane. La bactérie libérée L'ADN a été compressé en une structure unique ressemblant à un noyau.
Ensuite, les scientifiques ont implanté des bactéries vivantes dans les protocellules pour générer une production autonome d’ATP et une énergie à long terme pour la glycolyse, l’expression des gènes et l’assemblage du cytosquelette. Curieusement, les constructions protovivantes ont développé une apparence extérieure ressemblant à une amibe en raison de la croissance bactérienne et du métabolisme locaux, créant ainsi un système bionique cellulaire avec des caractéristiques réalistes intégrées.
L'auteur correspondant, le professeur Stephen Mann, a déclaré : « Il est difficile d’atteindre une complexité organisationnelle et fonctionnelle élevée dans les cellules synthétiques, en particulier dans des conditions proches de l’équilibre. Espérons que notre approche bactériogénique actuelle contribuera à accroître la complexité des modèles de protocellules actuels, facilitera l’intégration d’une myriade de composants biologiques et permettra le développement de systèmes cytomimétiques dynamisés.
Le premier auteur, le Dr Can Xu, associé de recherche à l'Université de Bristol, ajoutée: « Notre approche d’assemblage de matériaux vivants offre une opportunité pour la construction ascendante de constructions de cellules vivantes/synthétiques symbiotiques. Par exemple, en utilisant des bactéries modifiées, il devrait être possible de fabriquer des modules complexes destinés au développement dans les domaines diagnostiques et thérapeutiques de la biologie synthétique, de la biofabrication et de la biotechnologie en général.
Journal de référence:
- Xu, C., Martin, N., Li, M. et al. Assemblage matériel vivant de protocellules bactériogènes. Nature (2022). EST CE QUE JE: 10.1038 / s41586-022-05223-w
