DigitalArtSpace

Международная группа учёных из Института биоинженерии Каталонии (IBEC) продемонстрировала возможность программировать искусственные липосомы на активное движение по химическому градиенту. В работе описана искусственная клетка, состоящая только из оболочки, одного фермента и белка, способная к хемотаксису — направленному движению в сторону определённого вещества.

Такое движение характерно для живых клеток: бактерии стремятся к глюкозе, к сигнальным молекулам, а иммунные клетки — к месту воспаления. В отличие от живых, искусственная клетка не содержит ДНК, белков-рецепторов и двигательных структур, а имеет только минимальный набор молекул.

Движение возможно благодаря «нарушению симметрии» вещества вокруг пузырька. Учёные поместили внутрь липосом фермент (глюкозооксидазу или уреазу) и интегрировали в мембрану белки-поры. При наличии нужного вещества (например, глюкозы) вне клетки, фермент превращает его в продукт реакции, а через поры осуществляется обмен. Это создаёт химический дисбаланс с одной стороны, вызывающий движение жидкости — осмотическое течение, которое «толкает» клетку в нужном направлении.

Команда провёл масштабную автоматизированную обработку для подтверждения эффекта: более 10 тысяч липосом отслеживали в разных концентрациях субстрата. Выяснилось, что направление их движения совпадает с градиентом нужного вещества — и чем больше пор у липосом, тем точнее и стабильнее движение.

Модель показалась столь надёжной, что искусственные клетки воспроизводили хемотаксис в режиме реального времени: при наличии внешнего градиента начинали перемещаться с характерным смещением центра распределения. Сама «навигационная система» включала лишь один фермент и одну пору.

Руководитель группы, профессор Лоренцо Батталья считает, что именно простота работы является её главной научной ценностью: «Нам удалось воспроизвести направленное движение клетки, не применяя рецепторов и внутренней сигнализации. Это минимальная система, но она демонстрирует, как можно изучать биологические принципы, сводя их к сути, а не копируя».

Построение минимальных клеток открывает новый путь для фундаментальной биофизики и практических задач, например, доставки лекарств. Эти липосомы также служат моделью движения первых простейших образований на ранней стадии развития жизни.

Похожие статьи

Новый алгоритм Дарвина-Гёделя учит искусственный интеллект самостоятельно программировать.

В США производят эффективные процессоры: тайванские чипы TSMC возвращаются на родину для завершения производства.

В продаже — новая Lada Granta с увеличенным дорожным просветом

Новые модели Kia могут появиться на российском рынке.

Недорогой аналог Toyota Camry с пробегом более 2000 км завоевал популярность

Рамный внедорожник BAW 212 T01 с мощным двигателем: «Китайский УАЗ» с комфортом.