Kunstmatige cel met actinedraden en organel (hetgroen) waar de benodigde energie (ATP) vandaan komt (afb: Harvard)

In synthetische biologie kun je de materie van bovenaf of van onderaf benaderen. De eerste methode is een levende cel te nemen en daar wat aan te veranderen, de tweede om van de bodem af aan iets te construeren dat lijkt op een cel. Dat hebben onderzoekers van de Harvard- (VS) en de Sogang-universiteit (Zd-Kor) gedaan. Ze bouwden een celachtige structuur die met behulp van fotosynthese allerlei celachtige activiteiten ontplooide zoals stofwisseling en de vorming van een celskelet. Er zijn eerder kunstmatige cellen gemaakt, maar die waren erg eenvoudig. Deze kunstmatige cel is wat complexer en wellicht een opmaat naar een volledig functionele cel (en daarmee kunstmatig leven?).

Het idee achter de kunstmatige cel is dat je die laat doen wat je wil dat die cel doet. Het is met veranderde natuurlijke cellen vaak toch behelpen. Wat de Amerikaanse en Zuid-Koreaanse onderzoekers nu gebaard hebben begint ergens op te lijken, al moet ik er wel bij zeggen dat ze nog steeds stevig leentjebuur hebben gespeeld bij de natuur…
“Hiermee openen we diverse fronten op wat gedaan kan worden op celnicveau”, zegt Kit Parker van Harvard. “De stofwisseling wordt geactiveerd met licht. We hebben een eiwitnetwerk gebouwd en de cel voorzien van de componenten om dat allemaal mogelijk te maken.”
Volgens medeonderzoeker Kwanwoo Shin van de Sogang-universiteit staat deze kunstmatige cel aan de basis van een ontwikkeling van cellen met verschillende regelsystemen en complex celgedrag.

Kunstmatig organel

“Ons idee was simpel”, verklaart medeonderzoeker Keel Yong Lee. “We kozen twee eiwitten die licht omzetten in chemische energie: een van een plant en een van een bacterie. Die moeten zorgen voor een concentratieverloop over het celmembraan, waardoor reacties worden geactiveerd.”

Die lichtomzetters zijn gevoelig voor bepaalde lichtgolflengtes: de een voor rood, de ander voor groen. Die lichtgevoelige eiwitten werden ingebed in een lipidemembraan, samen met enzymen die zorgen voor de vorming van adenosinetrifosfaat (ATP), het energiedragende (-leverende) molecuul in een cel.
Als het membraan van de kunstmatige cel met rood licht werd beschenen werd een reactie gestart op ATP te vormen. Als de cel met groen licht werd beschenen stopte die reactie. Dat geeft onderzoekers de mogelijkheid de reacties in de cel te manipuleren, met inbegrip van de vorming van actinedraden waar het celskelet uit bestaat.

Met het sturen van de aanmaak van actine kunnen de onderzoekers de vorm van het celmembraan veranderen. Dat zou zin hebben om, bijvoorbeeld, cellen te laten bewegen. Ze zouden kunstmatige organellen kunnen vormen, zoals het endoplasmatische reticulum of een soort kern, de opmaat naar een volledig functionele cel (en misschien wel kunstmatig leven).

Bron: Alpha-Galileo