Ученые создают самовоспроизводящиеся синтетические живые клетки

За несколько прошедших лет ученые-химики и биохимики добились значительных успехов в создании некоторых видов синтетических тканей, являющихся аналогами тканей живых клеток, в получении синтетической ДНК и в создании других компонентов, из которых можно собрать самовоспроизводящиеся синтетические живые клетки. И вот впервые в истории науки исследователи из университета Radboud University Nijmegen, Нидерланды, произвели искусственную эукариотную клетку, клетку, в недрах которой находятся искусственные органоиды и внутри которой протекают биохимические реакции, аналогичные реакциям, протекающим в клетках живых организмов.

Эукариотные клетки являются базовыми «стандартными» блоками всех сложных жизненных форм, таких, как растения и животные. Их главное отличие от клеток более простых и древних жизненных форм заключается в присутствии внутри таких клеток органоидов, которые представляют собой отдельные единицы, выполняющие одну или несколько определенных функций. Именно наличие органоидов позволяет клеткам воспроизводить большое количество разнообразных химических реакций в условиях крайне ограниченного внутреннего пространства клетки.

Появление клеток эукариотных клеток являлось одним из самых наиболее важных этапов развития жизни на Земле в самые ранний период существования жизни на нашей планете. Также эукариотные клетки представляют собой предмет повышенного интереса со стороны ученых-биохимиков, поскольку они способны производить одновременно множество различных химических реакций, проходящих на очень маленьких масштабах, что очень трудно реализовать на уровне лабораторных установок.

«Множество конкурирующих групп ученых работают в области биологии и биохимии, они создают различные компоненты жизненных форм, клеточные ткани, аминокислоты, ДНК и т.п. Некоторым группам уже удалось синтезировать простейшие живые клетки, мы же пошли немного дальше и создали сложную синтетическую клетку с органоидами и нуклеотидами» — рассказывает профессор Ян ван Хест (Jan van Hest), который руководил научной группой, — «Следующим нашим шагом станет создание синтетической клетки, которая сможет сама себя обеспечить необходимой энергией».

Создавая синтетическую эукариотную клетку, исследователи использовали в качестве реактора капельку воды. В эту воды были введены крошечные сферы из полистирена-б, заполненные различными ферментами и белками, благодаря которой в недрах будущей клетки протекают определенные биохимические реакции. Затем эта крошечная капелька воды была заключена в оболочку из более сложного полимерного материала polybutadiene-b-poly polymersome, которая стала играть роль клеточной мембраны.

Вся созданная учеными структура весьма напоминает по строению эукариотную клетку естественного происхождения. Более того, внутри этой искусственной структуры начали протекать многоступенчатые химические реакции, которые полностью повторяют весь путь преобразований белков и ферментов в живых клетках. Используя явление флюоресценции, ученым удалось проследить полный путь цепи химических превращений, происходящих внутри различных частей синтетической клетки и это стало доказательством того, что им удалось создать полимерную клетку с функционирующими органоидами.

«Сейчас мы работаем над способами управления перемещением различных химических компонентов в пределах клетки от одного органоида к другому», — рассказывает профессор ван Хест, — «Моделирование процессов, происходящих в живых клетках, поможет нам глубже понять особенности их строения и этих процессов. И, в конце концов, все придет к тому, что мы сделаем искусственную клетку, практически не отличающуюся от живой клетки естественного происхождения».