Pada hubungan materi hidup dan tak hidup, meningkatkan konstruksi sel buatan dari bawah ke atas secara spontan dengan kompleksitas organisasi yang tinggi dan fungsi yang beragam masih menjadi masalah. Untuk mengatasi tantangan ini, para ilmuwan yang dipimpin oleh University of Bristol telah menciptakan sel sintetis, yang dikenal sebagai sel proto, menggunakan tetesan mikro kental yang diisi dengan bakteri hidup sebagai situs bangunan mikroskopis.
Untuk membangun sel sintetis canggih ini, yang meniru fungsi kehidupan nyata, para ilmuwan telah memanfaatkan potensi bakteri. Mereka memaparkan tetesan kosong ke dua jenis bakteri: Satu populasi secara spontan ditangkap di dalam tetesan sementara yang lain terperangkap di permukaan tetesan.
Mereka kemudian menghancurkan kedua jenis bakteri tersebut. Ini menyebabkan pelepasan komponen seluler yang tetap terperangkap di dalam atau di permukaan tetesan untuk menghasilkan sel proto bakteriogenik berlapis membran yang mengandung ribuan molekul biologis, bagian, dan mesin.
Fakta bahwa sel proto dapat menghasilkan RNA dan protein dengan ekspresi gen in vitro dan molekul kaya energi (ATP) melalui glikolisis menunjukkan bahwa komponen bakteri yang diwariskan bertahan dalam sel sintetis.
Untuk menguji kapasitas teknik ini, para ilmuwan menggunakan serangkaian langkah kimia untuk merombak sel proto bakteriogenik secara struktural dan morfologis. Bagian dalam tetesan itu dipenuhi dengan jaringan filamen protein seperti sitoskeletal dan vakuola air yang terikat membran. Bakteri yang dilepaskan DNA dikompresi menjadi struktur tunggal yang menyerupai nukleus.
Selanjutnya, para ilmuwan menanamkan bakteri hidup ke dalam sel proto untuk menghasilkan produksi ATP mandiri dan energi jangka panjang untuk glikolisis, ekspresi gen, dan perakitan sitoskeletal. Anehnya, konstruksi protoliving mengembangkan penampilan luar yang menyerupai amuba karena pertumbuhan dan metabolisme bakteri lokal, menciptakan sistem bionik seluler dengan fitur manusia hidup yang terintegrasi.
Penulis yang sesuai Profesor Stephen Mann berkata: “Mencapai kompleksitas organisasi dan fungsional yang tinggi dalam sel sintetis itu sulit, terutama di bawah kondisi yang mendekati keseimbangan. Mudah-mudahan, pendekatan bakteriogenik kami saat ini akan membantu meningkatkan kompleksitas model sel proto saat ini, memfasilitasi integrasi berbagai komponen biologis dan memungkinkan pengembangan sistem cytomimetic berenergi.”
Penulis pertama Dr. Can Xu, Research Associate di University of Bristol, menambahkan: “Pendekatan perakitan bahan hidup kami memberikan peluang untuk konstruksi bottom-up dari konstruksi sel hidup/sintetis yang simbiosis. Misalnya, menggunakan bakteri yang direkayasa, seharusnya dimungkinkan untuk membuat modul kompleks untuk pengembangan di bidang diagnostik dan terapeutik biologi sintetik, biomanufaktur, dan bioteknologi secara umum.”
Referensi Jurnal:
- Xu, C., Martin, N., Li, M. dkk. Perakitan bahan hidup dari sel proto bakteriogenik. Alam (2022). DOI: 10.1038 / s41586-022-05223-w
