Фридрих Зиммель и Авроре Дюпин — исследователи из Технического университета Мюнхена — впервые создали искусственные сборки клеток, которые могут связываться друг с другом. Разделенные жировыми мембранами, они обмениваются небольшими химическими сигнальными молекулами, чтобы вызвать более сложные реакции, такие как производство других белков.
«Наша система — это первый шаг к тканеподобным синтетическим биологическим материалам, которые демонстрируют сложное пространственное и временное поведение. В нем отдельные клетки специализируются и дифференцируются, в отличие от биологических организмов», — объяснил Зиммель, профессор физики синтетических биосистем ТУ Мюнхена.
Эти импульсы, заключенные в тонкие жировые или полимерные мембраны, служат основными строительными блоками для искусственных клеток. Внутри небольших биологических единиц химические и биохимические реакции могут протекать без задержек.
Исследовательская группа использовала капли, заключенные в липидные мембраны, и собирала их в искусственные многоклеточные структуры, называемые микротканями. Биохимические реакционные растворы, используемые в каплях, могут продуцировать РНК и белки, придавая клеткам способность к экспрессии генов.
При этом небольшие сигнальные молекулы могут обмениваться между клетками через мембраны или белковые каналы, встроенные в мембраны. Это позволяет им соединяться друг с другом временно и пространственно. Таким образом, системы становятся динамичными, как в реальной жизни.
Сигналы также могут выступать в качестве триггеров, позволяя изначально идентичным клеткам развиваться по-разному. «Наша система является первым примером многоклеточной системы, в которой искусственные клетки с экспрессией генов имеют фиксированное расположение и связаны химическими сигналами», — добавил Зиммель.