De kunstmatige celmembranen van hydroporfines. Blaauw is het waterminnede deel van de eiwitten, rood het waterafstotende deel (afb: Advanced Materials)

Knutselen aan bestaande cellen is een manier om de natuur naar je hand te zetten, maar fundamenteler is de aanpak om van de grond aan nieuwe cellen te bouwen. Voor zover mij bekend heeft dat nog niet zo erg veel resultaat opgeleverd, maar nu melden onderzoekers van de universiteit van Saarland (D) celachtige bollen hebben gemaakt met een dubbellaags membraan van natuurlijke eiwitten (hydrofobines). In de natuur bestaan celmembranen uit dubbellagen van lipides, vetachtige stoffen.
De ploeg rond onderzoekster Karin Jacobs had eigenlijk heel iets anders op het oog. Ze wilden de eigenschappen van een bepaalde type natuurlijke eiwitten, de hydrofobines, beschrijven. Jacobs: “We zagen dat de hydrofobinemoleculen in water groepen vormden. Ze vormen onmiddellijk dicht gepakte structuren op de scheiding tussen water en glas of water en lucht. Er moest dus een aantrekkende kracht aanwezig zijn tussen de moleculen die dat bewerkstelligde.” Hoe sterk die kracht was wisten de onderzoekers niet.
Gelukkig hadden ze onderzoeker Ralf Seemann in de buurt. In zijn groep bekijken ze processen die plaatsvinden op scheidingsvlakken tussen twee niet mengbare vloeistoffen. Seemann c.s. probeerden met listige experimenten te achterhalen hoe sterk die hydrofobines (=afkeer van water) elkaar aantrekken. Ze maakten met kanaaltjes een soort vingers in het scheidingsvlak van olie en water. Als die ‘vingers’ van water in olie dichter bij elkaar gebracht werden, om te zien wanneer de aantrekkende krachten werken, vormden de waterafstotende eiwitten bij een bepaalde afstand een dubbellaag. Seemann: “Het vreemde was dat dat ook omgekeerd gebeurde als je olievingers in water maakt.” Dat schijnt vreemd te zijn omdat bij de meeste andere moleculen die eigenschap maar in een van beide scenario’s optreedt.
Eiwitten positioneren zich dat de waterminnende kant naar de waterlaag en de waterafstotende naar de olielaag. Dat er een eiwit bestaat dat stabiele dubbellagen vormt (een celmembraan is ook een dubbellaag) in zowel water als in olie is nieuw (voor deze onderzoekers).

Vesikel

Hierdoor aangemoedigd bekeken de onderzoekers of die stabiele dubbellaag kon worden omgevormd tot een ‘vesikel’, een celachtige structuur. Ze probeerden de dubbellaag ‘op te blazen’ als een soort zeepbel. Dat werkte. “Dat heeft nog niemand voor elkaar gekregen”, zegt onderzoeker Jean-Batiste Fleury, die het experimentele werk deed. Tot nu toe zouden in het lab alleen enkellaagmembranen zijn gemaakt met speciaal gesynthetiseerde macromoleculen. Een soort cellen met een dubbellaagmembraan die zowel in water als in olie te gebruiken zijn, zouden nieuw zijn.
De onderzoekers zouden er ook ingeslaagd zijn om ionkanalen in die dubbellaag te maken. Ze denken qua toepassing aan medicijnafgifte. Omdat het membraan bestaat uit natuurlijke eiwitten, zal het afweersysteem niet tegen deze vesikels optreden, verwachten de onderzoekers.

Bron: EurekAlert