Kunstmatige celdeling en de vorming van nieuwe deelbare cellen (afb: Angewandte Chemie)

De grote uitdaging voor synbiologen is een cel te maken die niet alleen allerlei ‘kunstjes’ uitvoert, maar zichzelf ook deelt. Dat lijken onderzoeksters in Duitsland rond Kerstin Göpfrich nu ook voor elkaar te hebben, zij het dat die celdeling zich niet ‘streeploos’ herhaalt. Die celdeling is gebaseerd op osmose en een combinatie van lipiden en kan worden bewerkstelligd door licht en/of een enzymatische reactie.
Levende organismen ontstaan niet spontaan uit dood materiaal. Cellen komen uit cellen voort en daarbij is deling een essentieel onderdeel. Er zijn wel, vrij simpele, synthetische cellen gemaakt, maar die delen niet en kunnen alleen wat simpele ‘kunstjes’ doen.
Göpfrich en haar medeonderzoeksters van het Max Planckinstituut en de universiteit van Heidelberg schijnen die truc nu voor elkaar te hebben, min of meer, althans. Hun cellen zijn in feite vetbolletjes ter grootte van 1 µm. Ze combineerden een heel scala aan lipiden (vetten) om delende ‘cellen’ (ze noemen die zelf vesikels) te maken, waarbij de ene helft een andere lipide dubbellaag is dan de andere helft.
Als de concentratie van bepaalde stoffen in de omgeving van de vetbolletjes toeneemt dan wordt het water uit de bolletjes gedwongen (osmose). Daardoor verkleint het volume, terwijl het membraanoppervlak (die lipiden, dus) gelijk blijft. Dat leidt tot vervorming.

De vesikel splitst zich daardoor bij de ‘evenaar’ en er ontstaan twee dochtercellen (elk nu wel met eenzelfde lipide membraan). De ‘celdeling’ is geheel afhankelijk van de concentratieverhouding binnen en buiten de cel en is onafhankelijk van de grootte. Het vervelende is alleen dat de truc maar een keer kan gebeuren. ‘Dochtercellen’ zullen zich, hoe je ook sleutelt aan de concentratie, niet meer delen.
Voor het opvoeren van de osmotische druk gebruikten de onderzoekers een sucrose-oplossing en een enzym dat glucose en fructose langzaam omzet in sucrose. Licht werd gebruikt om de splitsing te starten. Dat gaf de onderzoeksters de knoppen waaraan ze konden draaien. Door het licht op een bepaalde plaats te richten konden ze de concentratie heel lokaal opvoeren.

Lipidecombinaties

Ik zei net dat de onderzoeksters de truc maar een keer konden uitvoeren, maar die lieten zich niet voor een gat vangen. Ze slaagden er in twee bolletjes van verschillende lipiden met elkaar versmelten. Dat deden ze door stukjes DNA aan aan het lipidemembraan te koppelen die elkaar aantrekken zodat ze samensmelten. Vervolgens kunnen die dan weer delen.
Göpfrich: “Hoewel die synthetische deling aanzienlijk verschilt van de natuurlijke celdeling kun je je de vraag stellen of dergelijke mechanismes geen rol hebben gespeeld bij het ontstaan van leven op aarde of bij de vorming van intracellulaire vesikels.”

Bron: EurekAlert