Sel buatan yang dapat merasakan dan merespons lingkungannya – Sains Terkini

Ilmuwan Imperial College London telah menciptakan sel-sel buatan yang meniru sel-sel biologis dengan menanggapi perubahan kimia di sekitarnya.

Sel-sel buatan dapat digunakan untuk merasakan perubahan dalam tubuh dan merespons dengan melepaskan molekul obat, atau untuk merasakan dan menghilangkan logam berbahaya di lingkungan.

sel-buatan

Menanggapi perubahan kimia adalah fungsi penting dari sel biologis. Misalnya, sel dapat merespons bahan kimia dengan membuat protein tertentu, meningkatkan produksi energi, atau merusak diri sendiri.

Bahan kimia juga digunakan oleh sel untuk berkomunikasi satu sama lain dan mengoordinasikan respons atau mengirim sinyal, seperti impuls rasa sakit.

Namun, dalam sel alami, respons kimia ini bisa sangat kompleks, melibatkan beberapa langkah.


Ini membuat mereka sulit untuk direkayasa, misalnya jika para peneliti ingin membuat sel alami menghasilkan sesuatu yang bermanfaat, seperti molekul obat.

Sebaliknya, para peneliti Imperial menciptakan sel-sel buatan yang meniru respon kimia ini dengan cara yang lebih sederhana, yang memungkinkan mereka untuk lebih mudah direkayasa.

Sekarang, tim telah menciptakan sel buatan pertama yang dapat merasakan dan merespons sinyal kimia eksternal melalui aktivasi jalur pensinyalan buatan.

Mereka menciptakan sel yang merasakan ion kalsium dan merespons dengan berfluoresensi (bercahaya).

Hasilnya diterbitkan hari ini dalam Prosiding Akademi Sains Nasional.

Penulis pertama James Hindley, dari Departemen Kimia di Imperial, mengatakan: “Sistem ini dapat dikembangkan untuk digunakan di seluruh bioteknologi. Misalnya, kita dapat membayangkan membuat sel buatan yang dapat merasakan penanda kanker dan mensintesis obat dalam tubuh, atau buatan sel-sel yang dapat merasakan logam berat yang berbahaya di lingkungan dan melepaskan spons selektif untuk membersihkannya. ”

Tim menciptakan sel buatan yang memiliki sel-sel lebih kecil (‘vesikel’) di dalamnya.

Tepi sel terbentuk dari membran yang mengandung pori-pori, yang memungkinkan ion kalsium masuk.

Di dalam sel, ion kalsium mengaktifkan enzim yang menyebabkan vesikel melepaskan partikel yang berfluoresensi.

James menambahkan: “Biologi telah berkembang menjadi kuat dengan menggunakan jaringan metabolik dan regulasi yang kompleks.”

“Ini dapat menyulitkan sel pengeditan, karena banyak jalur respons kimia yang ada sangat rumit untuk disalin atau direkayasa.”

“Sebagai gantinya, kami menciptakan versi jalur terpotong yang ditemukan di alam, menggunakan sel buatan dan elemen dari sistem alam yang berbeda untuk membuat jalur yang lebih pendek, lebih efisien yang menghasilkan hasil yang sama.”


Sistem peneliti lebih sederhana karena tidak perlu memperhitungkan banyak hal yang dibutuhkan sel dalam sistem alami – seperti produk sampingan yang beracun bagi sel.

Dalam sistem, pori-pori membran dan enzim yang diaktifkan oleh kalsium berasal dari sistem biologis yang ada – misalnya enzim diambil dari racun lebah – tetapi mereka tidak akan ditemukan di lingkungan yang sama di alam.

Para peneliti mengatakan ini adalah kekuatan menggunakan sel buatan untuk membuat respons kimia – mereka dapat lebih mudah mencampurkan unsur-unsur yang ditemukan terpisah di alam daripada mereka dapat menambahkan unsur eksternal ke dalam sistem biologis yang ada.

Kemajuan dari kimia dan nanoteknologi juga dapat diintegrasikan, menciptakan sistem dan jalur yang sulit untuk direkayasa dalam biologi.

Rekan penulis Profesor Oscar Ces, dari Departemen Kimia di Imperial, mengatakan: “Aspek plug-and-play dari sistem kami berarti peneliti dapat mengambil elemen dari seluruh alam untuk menciptakan jalur kimia baru yang dirancang dengan tujuan spesifik dalam pikiran.

“Sistem template kami juga mudah diatur dan dapat digunakan untuk menguji dengan cepat setiap kombinasi elemen baru yang dihasilkan oleh peneliti.”

Sumber Cerita:

Material disediakan oleh Imperial College London. Asli ditulis oleh Hayley Dunning. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.