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Fare celle su una catena di montaggio
I ricercatori hanno sviluppato un modo per creare membrane cellulari di dimensioni uniformi, piccoli pacchetti cellulari che possono essere utilizzati come minuscoli terrari per studiare il funzionamento interno della cellula e persino creare nuove molecole.
Isole nella corrente: Le gocce d'acqua sospese nell'olio viaggiano lungo un canale in un chip microfluidico. Un flusso d'acqua scorre a fianco, formando un'interfaccia olio-acqua.
Sandro Matosevic e Brian Paegel dello Scripps Research Institute di Jupiter, in Florida, hanno sviluppato un metodo basato su chip che crea vescicole di dimensioni uniformi come una catena di montaggio. Di dimensioni comprese tra 20 e 70 micrometri di diametro, le vescicole sono abbastanza grandi da essere caricate con DNA e macchinari biochimici per agire come cellule sintetiche. L'imballaggio sintetico aiuterà i ricercatori a studiare le proteine nelle membrane cellulari, che svolgono ruoli importanti come guardiani della cellula. Molti farmaci, ad esempio, agiscono su queste proteine di membrana o le utilizzano in altro modo per entrare all'interno delle cellule per svolgere il loro lavoro.
Paegel ei suoi colleghi vogliono utilizzare il sistema per creare proteine di membrana con funzioni nuove e utili. Da un punto di vista evolutivo, sono solo questa classe di molecole davvero succosa da indirizzare per nuove funzioni, perché fanno tutta questa chimica interessante, dice Paegel. Queste molecole sono state tradizionalmente difficili da lavorare perché richiedono un doppio strato lipidico, il doppio strato di molecole grasse che costituisce la membrana cellulare, per funzionare. Una membrana cellulare sintetica, come il tipo creato nello studio, consente agli scienziati di ospitare un singolo gene e gli altri componenti biochimici per sintetizzare quella proteina di membrana.
L'approccio basato su chip si basa su ricerca precedente in cui gli scienziati hanno creato membrane simili a cellule alla rinfusa in una centrifuga. Nel dispositivo microfluidico del team di Scripps, le gocce d'acqua sospese nell'olio viaggiano lungo un ramo di un canale a forma di Y. L'acqua scorre lungo l'altro ramo, creando un'interfaccia olio-acqua quando i due liquidi si incontrano. Il dispositivo spinge quindi le goccioline attraverso l'interfaccia olio-acqua, dove vengono ricoperte da un altro strato di lipidi per formare la membrana a doppio strato. I ricercatori pubblicato il loro lavoro online il mese scorso nel Giornale della Società Chimica Americana .
Il nuovo aspetto è la capacità di realizzare queste vescicole liposomiali giganti, di dimensioni cellulari, completamente uniformi nelle dimensioni e nel contenuto. Nessuno è ancora stato in grado di dimostrarlo in un sistema robusto, afferma Wyatt Vreeland, un ingegnere chimico di ricerca nella divisione di scienze biochimiche presso il National Institute of Standards and Technology di Gaithersburg, nel Maryland. Questo ci consente di iniziare a guardare alla ricostituzione dei sistemi cellulari in vitro in modo controllato per studiare come funzionano i diversi componenti all'interno di una cellula.