De onderzoeksters gebruikten het nieuwe microvloeistofsysteem om drie verschillende vesikels te maken: die met het enzym β-galactosidase (rood), met glucoseoxidase (groen) en een peroxidase (blauw). De wateroplosbare enzymen zetten het uitgangsproduct om in resorufine (structuurformule rechtsboven)dat in de wateroplossing buiten de vesikels terechtkomt de kanaaltjes in het vesikelmembraan (afb: uni. Bazel)

Met behulp van mcrovloeistofsystemen hebben onderzoeksters van de universiteit van Bazel een nauwkeurig regelbaar systeem gemaakt om de biochemische processen in cellen na te bootsen. Deze ‘nepcel’ zou niet alleen handig zijn voor het bestuderen van celprocessen, maar ook voor de ontwikkeling van syntheseroutes voor chemische toepassingen of voor biologische moleculen als geneesmiddelen.
Om te bestaan, te groeien en/of te delen zijn er vele enzymen nodig die allerlei wezenlijke reacties mogelijk maken. Het schijnt nogal lastig te zijn om in die ‘warboel’ die een cel lijkt om er achter te komen welke enzymen in welke hoeveelheden aanwezig zijn en wat hun optimale verhoudingen zijn. Om daar enig zicht op te krijgen gebruiken onderzoeker vaak kleinere kunstmatige systemen als modellen. De cel als verzameling van gescheiden compartimenten.
Nu hebben Cornelia Palivan, Wolfgang Meier en medeonderzoekers een nieuwe strategie voor deze aanpak bedacht. Ze combineerden verschillende microreactievaten, die ze vesikels (die bestaan ook in cellen) noemen, om als model te worden gebruikt voor een levende cel.
“Anders dan wat in het verleden gebeurde is dit model niet gebaseerd op de zelfassemblage van vesikels”, zegt Meier. “We hebben een microvloeistofsysteem ontwikkeld om met enzym geladen vesikels op een beheersbare manier te maken.” Dat betekent dat de ‘scheepjes’ qua afmeting en inhoud kunnen worden aangepast zodat de diverse biochemische reacties daarin kunnen plaatsvinden zonder dat ze elkaar beïnvloeden, zoals in de diverse compartimenten (organellen) van een cel.
Om de beoogde vesikels te maken moet een onderzoekster de verschillende componenten in minuscule kanaaltjes in een kiezel/glas-chip zien te krijgen. Die kanaaltjes komen uit op een kleine ruimte (de ‘reactor’). Als de omstandigheden juist zijn dan ontstaan daar de uniforme polymere druppeltjes (de vesikels, neem ik aan). De vesikels worden omgeven door een (polymeer) membraan. Eiwitten in die polymeren membranen doen dienst als poriën, de poorten tussen binnen en buiten. Die poriën zijn zo dat ze alleen bepaalde moleculen of ionen doorlaten.

Palivan: “We waren in staat met dit systeem enzymatische reacties te bestuderen. Die processen kunnen worden geoptimaliseerd om het maximale van een gewenst product te krijgen. Daarnaast kunnen we met deze technologie ook bepaalde mechanismes onderzoeken die een rol spelen in stofwisselingsziekten of die de werking van geneesmiddelen beïnvloeden.”
Dat lijkt me allemaal erg in orde, maar zou het verhaal niet wat sterker geworden zijn als de onderzoeksters met dit systeem ook daadwerkelijk een hiaat in de kennis over/van cellen zouden hebben weggepoetst. Nu komt het mij toch te veel over als een mecanodoos voor (bio)chemische reacties…

Bron: Alpha Galileo