Syntetyczne komórki komunikują się między sobą

Badacze z Uniwersytetu w Bazylei (Szwajcaria) po raz pierwszy stworzyli wypełnione sztucznymi organellami, syntetyczne komórki, które potrafią się między sobą porozumiewać. To osiągnięcie otwiera nowe drogi badań biologicznych i medycznych – podkreślają naukowcy.

Syntetyczne komórki

.Zespół kierowany przez prof. Cornelię Palivan prowadzi badania nad mikroskopijnymi pojemnikami wykonanymi z polimerów, które mogą być wypełniane określonymi cząsteczkami i w kontrolowany sposób otwierane. Teraz badacze poszli o krok dalej.

„Skonstruowaliśmy mikropojemniki wielkości komórek wypełnione wyspecjalizowanymi nanopojemnikami” – wyjaśnia prof. Palivan.

Takie podejście pozwoliło na symulowanie komórki z organellami, inaczej mówiąc – stworzenie uproszczonej, syntetycznej komórki, znanej również jako protokomórka.

W publikacji, która ukazała się na łamach magazynu „Advanced Materials”, naukowcy opisują system protokomórek zbudowanych z polimerów, biomolekuł i innych nanokomponentów, które przekazują sygnały w podobny sposób, jak komórki siatkówki oka.

Opracowany system składa się z bowiem protokomórek reagujących na światło („nadajników”) oraz protokomórek odbiorczych. W komórkach-nadajnikach znajdują się nanopojemniki (sztuczne organelle), których membrany zawierają specjalne światłoczułe cząsteczki.

Dzięki nim naukowcy mogą uruchomić komunikację między dwiema komórkami za pomocą impulsu świetlnego – gdy światło dociera do komórki-nadajnika, światłoczułe cząsteczki otwierają nanopojemniki, uwalniając ich zawartość do wnętrza komórki-nadajnika.

Uwolniona substancja, przez pory w błonie wydostaje się z komórki na zewnętrz, po czym dociera do komórki odbiorczej. W jej wnętrzu oddziałuje z innymi sztucznymi organellami wypełnionymi specjalnym enzymem.

Przetwarza on wspomnianą substancję w taki sposób, że powstaje jest fluorescencyjny sygnał.

Na jego podstawie badacze mogli stwierdzić, że doszło między komórkami do chemicznej komunikacji – przekazania substancji z jednej komórki do drugiej.

Sieci komunikacyjne

.Komórki odbiorcze były jeszcze nieco bardziej skomplikowane. Otóż w fotoreceptorach siatkówki, które posłużyły naukowcom za wzór, ważną rolę odgrywają jony wapnia, które w razie potrzeby osłabiają przekazywanie bodźców między komórkami, co pozwala oku dostosować się do jasnego światła.

Również sztuczne organelle komórek-odbiorników reagowały na jony wapnia, co umożliwiało osłabienie tempa przemiany odbieranej substancji i sygnału fluorescencyjnego.

„Dzięki zewnętrznemu impulsowi świetlnemu udało nam się wywołać kaskadę sygnałową opartą na organellach i modulować ją za pomocą jonów wapnia. Stworzenie systemu kontrolowanego czasowo i przestrzennie, opartego na modelu naturalnej komunikacji komórkowej to nowość” – mówi prof. Palivan.

Badacze twierdzą, że ich dokonanie stwarza podstawy do syntetycznego odwzorowania bardziej złożonych sieci komunikacyjnych żywych komórek, a co za tym idzie – lepszego ich zrozumienia.

Pojawia się również możliwość tworzenia sieci komunikacyjnych między komórkami syntetycznymi.

W dłuższej perspektywie mogłoby to utorować drogę do zastosowań terapeutycznych, takich jak leczenie chorób lub hodowla tkanek z wykorzystaniem komórek syntetycznych – uważają naukowcy.

Nowe technologie w ochronie zdrowia

.Na temat wykorzystywania nowych technologii w medycynie, takich jak sztuczna inteligencja, robotyka chirurgiczna czy też neuroprotetyka, na łamach „Wszystko Co Najważniejsze” pisze prof. Michał KLEIBER w tekście „Nowe technologie w ochronie zdrowia“. Autor zwraca również uwagę na fundamentalne znaczenie kwestii odpowiedniego finansowania publicznej opieki zdrowotnej.

„Wykorzystywanie sztucznej inteligencji (SI). SI w ochronie zdrowia oznacza wykorzystywanie zaawansowanego oprogramowania naśladującego poznawcze zdolności człowieka do analizy danych medycznych i sugerowanie na tej podstawie diagnozy i ewentualnych działań leczniczych. Innymi słowy, SI jest zdolnością komputerowych algorytmów do formułowania przydatnych dla lekarzy opinii w złożonych problemach medycznych. Zastosowania SI różnią się istotnie od tradycyjnych metod medycyny możliwością pozyskiwania wielkiej liczby informacji, ich przetwarzania i podejmowania na tej podstawie działań. Fundamentalną cechą stosowanych algorytmów jest ich zdolność do uczenia się na drodze rozpoznawania cech charakteryzujących przetwarzane dane i tworzenia na tej podstawie opinii na temat analizowanego problemu”.

„Ważnym efektem stosowania SI w ochronie zdrowia jest możliwość dostarczania analiz opisujących relacje między diagnozą i zastosowaną terapią a najbardziej prawdopodobnym rezultatem leczenia. Dysponujemy dzisiaj terabajtami danych pochodzących z badań klinicznych, szeroko rozumianej praktyki medycznej, firm ubezpieczeniowych oraz aptek, dotyczących wszelkich dręczących ludzi dolegliwości. Naukowcy i praktykujący lekarze korzystają oczywiście od zawsze z takich informacji, ale możliwości ich pełnej analizy przez najlepiej nawet przygotowanych badaczy są ze względu na ilość danych, ich złożoność i brak wypracowanej struktury z natury rzeczy bardzo ograniczone. W sukurs przychodzi właśnie sztuczna inteligencja” – pisze prof. Michał KLEIBER .

PAP/Marek Matacz/WszystkocoNajważniejsze/eg