Los científicos de los Departamentos de Ingeniería Química y Química del Imperial College London, han desarrollado una forma de diseñar células sintéticas que imitan el comportamiento de las células biológicas en respuesta a los cambios ambientales. Esto podría tener implicaciones significativas para nuestra comprensión de la biología, en el tratamiento de enfermedades y en la administración de fármacos.
Producir tales arquitecturas celulares ha sido uno de los objetivos finales de la biología sintética, ya que permitiría a los científicos crear células de diseño con funciones específicas que son más fáciles de controlar y predecir que las biológicas. La investigación ha sido publicada hoy en ACS Nano.
Características biológicas fundamentales
Una característica fundamental de las células biológicas en todas las formas de vida es la compartimentación de las células, que puede cambiar en respuesta a los estímulos ambientales. Por ejemplo, cuando ciertas células inmunitarias detectan un virus, liberan subcompartimentos a su entorno, que actúan como señal para que otros tipos de células destruyan ese virus.
Los esfuerzos anteriores para replicar esta característica dinámica de las células solo han dado como resultado una compartimentación estática, lo que ha obstaculizado el potencial biomimético y tecnológico de las células sintéticas.
Ahora, un equipo de biólogos sintéticos ha desarrollado un método para imitar las características dinámicas de los subcompartimentos naturales en células artificiales, que pueden existir dentro de la célula o externamente en su superficie. Esto podría allanar el camino para desarrollos en el tratamiento de enfermedades y enfermedades, y en la administración dirigida de medicamentos.
Células sintéticas sofisticadas
El equipo de Imperial College London utilizó un enfoque de «ensamblaje de abajo hacia arriba» para desarrollar células sintéticas con subcompartimentos, que pueden responder a estímulos químicos en su entorno cambiando su organización interna.
Pueden diseñarse para dispersarse desde la superficie celular en respuesta a señales químicas en el medio ambiente, o cambiar a un estado disperso dentro del lumen celular después de detectar activadores mecánicos. Estos reordenamientos estructurales pueden ser reversibles y no requieren de maquinaria biológica compleja.
El Dr. Yuval Elani, líder académico de este estudio, comenta que «las células biológicas son muy dinámicas y receptivas, razón por la cual son tan sofisticadas. Cambian constantemente la forma en que se organizan los materiales en su interior, en respuesta a su entorno. Inspirarnos en la biología y construir esta característica en sistemas sintéticos tiene un gran potencial en biotecnología y terapéutica, algo que ahora estamos buscando explotar«.
Próximos pasos
La comprensión de cómo construir subcompartimentos dinámicos dentro de las células es un primer paso esencial en la utilización de esta tecnología. Ahora los investigadores deberán centrarse en aumentar su relevancia biológica y tecnológica. Por ejemplo, mediante la ingeniería de estas células sintéticas para administrar medicamentos encapsulados en subcompartimentos.
La autora principal, la doctora en Química Greta Zubaite, agrega que «si un objetivo de interés, por ejemplo, un tumor, tiene un microambiente diferente al de las células sanas, las células artificiales podrían detectarlo y usarlo como señal para liberar subcompartimentos cargados de medicamentos. Las células sintéticas portadoras de fármacos también podrían diseñarse para permitir el tratamiento no invasivo de enfermedades en el sitio. La investigación que hemos llevado a cabo allana el camino para este tipo de tratamiento«.
Fuente: ACS Nano.
