Os cientistas têm grandes sonhos com células artificiais. Essas réplicas de células biológicas em laboratório podem ajudar a entender como funcionam os organismos vivos. Embora muito progresso tenha sido feito na construção de células artificiais, os fenômenos por trás de sua comunicação e comportamento permanecem amplamente inexplorados. Pesquisadores da TU / e e da Radboud University desenvolveram comunidades de células artificiais que se comunicam entre si com um poder sem precedentes. Seus estudos avançam no desenvolvimento de células artificiais que, por estar 'interconectado', poderia ser usado - para citar alguns - para entregar drogas de forma mais precisa aos seus alvos, derrotar as células cancerosas, ou até mesmo melhorar a precisão dos testes de diagnóstico. Os resultados são publicados hoje em Nature Communications .

As células biológicas utilizam uma variedade de processos de sinalização para trocar informações entre si e "sentir" seu ambiente. Para entender como as células coordenam seus comportamentos por meio da comunicação umas com as outras, pesquisadores em todo o mundo fizeram grandes avanços na 'engenharia' de células e na recriação de suas redes de comunicação em laboratório. Até muito recentemente, Contudo, o foco tem sido o design de células artificiais que funcionam isoladamente.

Comunidades

"Os sistemas vivos geralmente não operam isoladamente. Em vez disso, muitas vezes estão intimamente ligados como cooperadores ou concorrentes ", explica Jan Van Hest, professor dos departamentos de Engenharia Biomédica e Engenharia Química e Química, e diretor do Instituto de Sistemas Moleculares Complexos da TU / e. Por esta razão, ele, junto com o dr. Bastiaan Buddingh, desenvolveram comunidades de células artificiais em vez de individuais. Para construir aqueles, eles usaram vesículas gigantes compostas de fosfolipídios, os principais constituintes da camada mais externa das células animais.

Remetente e receptor

Para estudar a comunicação intercelular, os pesquisadores desenvolveram duas comunidades:uma produzindo um sinal químico ('emissores') e outra programada para perceber o sinal químico ('receptores'). Especificamente, os remetentes respondem a um gatilho externo e o processam em uma molécula de sinalização que é liberada. Esta molécula de sinalização se difunde através do ambiente extracelular até chegar a um receptor, que reconhece o sinal químico e é ativado em resposta à informação transmitida pelo remetente.

Amplificação de sinal

“Dependendo da distância entre os remetentes e os destinatários, a concentração de moléculas de sinalização pode ser extremamente baixa ao atingir um receptor ", eles explicam. “A amplificação do sinal é, portanto, importante para a ativação dos receptores. Carregamos os receptores com uma enzima específica que pode processar baixas concentrações de moléculas de sinalização, resultando assim em uma amplificação do sinal no receptor. Isso facilita também a propagação de sinais em longas distâncias. Um dia poderemos criar redes onde vários tipos de células artificiais com função especializada cooperem em comunidades, assim como acontece nos tecidos biológicos. "

Este estudo foi publicado em 3 de abril em Nature Communications sob o título "Comunicação intercelular entre células artificiais por amplificação alostérica de um sinal molecular".