Att göra celler på ett löpande band

Forskare har utvecklat ett sätt att skapa enhetliga cellmembran, små cellulära förpackningar som kan användas som små terrarier för att studera cellens inre funktion och till och med skapa nya molekyler.

Öar i strömmen: Vattendroppar suspenderade i olja vandrar nedför en kanal i ett mikrofluidchip. En ström av vatten rinner längs med och bildar ett gränssnitt mellan olja och vatten.

Sandro Matosevic och Brian Paegel från Scripps Research Institute i Jupiter, Florida, har utvecklat en chipbaserad metod som skapar enhetliga vesiklar på löpande linje. Storleken mellan 20 och 70 mikrometer i diameter är vesiklarna tillräckligt stora för att laddas med DNA och det biokemiska maskineriet för att fungera som syntetiska celler. Den syntetiska förpackningen kommer att hjälpa forskare att studera proteinerna i cellmembranen, som spelar viktiga roller som portvakter för cellen. Många läkemedel verkar till exempel på dessa membranproteiner eller använder dem på annat sätt för att ta sig in i celler för att kunna göra sitt jobb.

Paegel och hans kollegor vill använda systemet för att skapa membranproteiner med nya och användbara funktioner. Ur en evolutionär synvinkel är de bara den här riktigt saftiga klassen av molekyler att rikta in sig på för nya funktioner, eftersom de gör all denna intressanta kemi, säger Paegel. Dessa molekyler har traditionellt varit svåra att arbeta med eftersom de kräver ett lipiddubbelskikt – det dubbla lagret av fettmolekyler som utgör cellmembranet – för att fungera. Ett syntetiskt cellmembran, som den typ som skapades i studien, tillåter forskare att hysa en enda gen såväl som de andra biokemiska komponenterna för att syntetisera det membranproteinet.

Det chipbaserade tillvägagångssättet bygger på tidigare forskning där forskare skapade cellliknande membran i bulk i en centrifug. I Scripps-teamets mikrofluidiska enhet vandrar vattendroppar suspenderade i olja nedför en gren av en Y-formad kanal. Vatten rinner ner i den andra grenen och skapar ett gränssnitt mellan olja och vatten när de två vätskorna möts. Enheten trycker sedan dropparna genom gränsytan mellan olja och vatten, där de beläggs med ett annat lager av lipider för att bilda dubbelskiktsmembranet. Forskarna publiceras deras arbete online förra månaden i Journal of the American Chemical Society .

Den nya aspekten är förmågan att göra dessa jättelika, cellulära liposomala vesiklar som är helt enhetliga i sin storlek och sitt innehåll. Ingen har kunnat visa det ännu i ett robust system, säger Wyatt Vreeland, en forskningskemiingenjör inom biokemiska vetenskapsavdelningen vid National Institute of Standards and Technology i Gaithersburg, Maryland. Detta låter oss börja titta på rekonstituering av cellulära system in vitro på ett kontrollerat sätt för att undersöka hur olika komponenter i en cell fungerar.

Dölj