N.80 – Avances en la composición

Crear células sintéticas que imiten funciones y comportamientos biológicos es uno de los mayores desafíos en el campo de los materiales interactivos bioinspirados. Uno de los objetivos de la biología sintética ascendente es diseñar y crear una protocélula sintética que reúna procesos clave del comportamiento biológico, como la compartimentación, el transporte de moléculas, el metabolismo, el crecimiento y la replicación a través de la división celular (un sello distintivo de la vida). Por su parte, la integración de maquinaria celular activa (perfeccionada por la evolución durante milenios) con bloques de construcción macro y supramoleculares sintéticos, permitiría disponer de mayor estabilidad frente a ciertas condiciones ambientales y de una programación más simple para nuevas funciones deseadas en aplicaciones biotecnológicas. Esos bloques de construcción, bien definidos y diseñados, podrían sintetizarse con una interactividad biomimética personalizada. Pero la constitución de la maquinaria de división celular activa en biomembranas ensambladas a partir de moléculas sintéticas (que no existen en la naturaleza) exigirá un equilibrio preciso de interacciones dinámicas entre la membrana sintética y los componentes de la maquinaria de división celular natural.

En el estudio aquí reseñado – liderado por investigadores del DWI—Leibniz Institute for Interactive Materials (Aachen, Alemania) – se muestra la reconstitución de un divisoma bacteriano rudimentario en dendrímerosomas bicomponentes completamente sintéticos. Dado que el ajuste de las interacciones membrana-divisoma es la clave para diseñar el comportamiento biológico emergente de abajo hacia arriba, los investigadores diseñaron nuevos bloques de construcción macromoleculares y los programaron para ensamblarse en la membrana e interactuar con el divisoma de una manera predeterminada. Este enfoque permitió al equipo de investigación reproducir con precisión el comportamiento del divisoma en células sintéticas. Luego crearon híbridos bacteria-combisoma al capturar células bacterianas vivas e integrar su periferia celular en la membrana sintética, un hito nunca antes alcanzado.

La capacidad de ajuste de la composición química y biológica de la membrana y la capacidad de fusionarse con la materia viva podrían conducir potencialmente a células sintéticas con funciones mejoradas. Las células sintéticas podrían programarse para ejecutar funciones adicionales a las células naturales, lo que abre una amplia gama de posibilidades en biomedicina con mayor eficacia terapéutica y menor riesgo de efectos secundarios tóxicos. Por ejemplo, una célula sintética podría diseñarse para: (a) detectar cambios en el cuerpo y responder liberando compuestos necesarios (como la insulina), o (b) imitar una célula inmunitaria y ajustarse para actuar específicamente sobre células cancerosas.