Искусственные клетки с модельными ядрами массово производятся с помощью микрофлюидных устройств

Исследовательская группа разработала технологию массового производства однородных искусственных клеток (везикул с липидным бислоем) с искусственными модельными ядрами, используя микрофлюидные устройства с высокой воспроизводимостью. Также было показано, что в этих модельных ядрах возможен синтез белка. Работой руководил профессор Хироаки Судзуки с факультета науки и инженерии Университета Тюо. Статья опубликована в журнале JACS Au.

Исследования по снизу-вверх конструированию клеточных моделей путем комбинирования молекул, таких как липиды, ДНК и белки, активно развиваются в мире. В последние годы ускорились работы по воспроизведению сложных иерархических структур, характерных для эукариотических клеток.

Среди различных органелл внутри клеток ядро является самой крупной и важной органеллой, где конденсируется геномная ДНК. Если бы эту структуру удалось воспроизвести внутри искусственных клеток, они стали бы ближе к реальным живым клеткам, что открыло бы путь к развитию биотехнологий клеточной замены в будущем.

Ранее эта исследовательская группа разработала микрофлюидные устройства как производственные линии для создания однородных искусственных клеток. В данной работе они использовали такое устройство, чтобы инкапсулировать ингредиенты, необходимые для формирования ДНК-конденсатов (ДНК-нанозвезды и соль), в клеточно-размерные однородные везикулы с липидной мембраной (липосомы). Затем, вызывая изменение объема везикул с помощью осмотического воздействия, они сконцентрировали ингредиенты и получили однородные модельные ядра.

Традиционно для подготовки ДНК-конденсатов требовался термический отжиг, который мог оказывать разрушительное воздействие на другие компоненты искусственных клеток. Новый подход позволяет конструировать модельные ядра, сохраняя при этом другие ферменты и реакционные системы внутри искусственных клеток, за счет контроля изменения концентрации материалов. В результате ученым удалось осуществить синтез зеленого флуоресцентного белка (GFP) из генов, включенных в эти модельные ядра.

Ожидается, что такие искусственные клетки с модельными ядрами смогут получить дополнительные функции, такие как молекулярное распознавание и реакция на окружающую среду. Это может быть использовано для создания искусственных клеток, способных в будущем заменять натуральные.