Investigadores de la Universidad de Basilea han logrado desarrollar fábricas moleculares que imitan la naturaleza. Para lograr esto, cargaron orgánulos artificiales dentro de ampollas naturales del tamaño de un micrómetro (vesículas) producidas por las células. Estas fábricas moleculares permanecen intactas incluso después de la inyección en un modelo animal y no demuestran toxicidad. como informa el equipo en la revista científica Ciencia avanzada .

Dentro de las celdas las fábricas biológicas reales, las moléculas de la vida están ensambladas. Las líneas de ensamblaje de células son pequeños compartimentos llamados orgánulos, donde tiene lugar una gran variedad de reacciones químicas dentro o entre ellos. Para aplicaciones médicas, Idealmente, se utilizarían fábricas moleculares que actúan como células artificiales para producir moléculas o fármacos faltantes o necesarios.

Suave, cápsulas sintéticas

Colaboración entre el Departamento de Química de la Universidad de Basilea, el Instituto Suizo de Nanociencia, y la Ingeniería de Sistemas Moleculares del NCCR hizo posible el desarrollo exitoso de tales fábricas moleculares. Primero, investigadores dirigidos por la profesora Cornelia Palivan y el profesor Wolfgang Meier diseñaron orgánulos artificiales, es decir, distintos compartimentos de células. Cargaron estos suaves cápsulas sintéticas con enzimas y las equiparon con proteínas de membrana que actúan como "puertas". Estas puertas permiten que las moléculas involucradas en la reacción enzimática entren y salgan de la cápsula.

Después, las células naturales se alimentaron con estos orgánulos artificiales. Después de la estimulación, las células produjeron vesículas naturales del tamaño de un micrómetro. Estos poseen una membrana celular natural y un citoplasma, encierran los orgánulos artificiales y, por lo tanto, pueden funcionar como una fábrica molecular.

Embriones de pez cebra como modelo animal

Las fábricas moleculares fueron inyectadas en embriones de pez cebra por investigadores del grupo dirigido por el profesor Jörg Huwyler (Pharmazentrum de la Universidad de Basilea). En este modelo animal, produjeron el compuesto deseado, que fue catalizada por la enzima en el orgánulo artificial. La viabilidad del animal no se vio comprometida por la inyección.

"Esta combinación de vesículas naturales y pequeños orgánulos sintéticos es lo que hace la fábrica molecular:las reacciones que tienen lugar en el interior producen un producto final, como también ocurre en el interior de las células, "explica el Dr. Tomaz Einfalt y la Dra. Martina Garni, primeros autores del artículo.

Dentro de las fábricas moleculares, se pueden fabricar y ensamblar múltiples componentes en el producto final. Las vesículas biosintéticas también pueden transferir componentes de una célula a otra. Se pueden combinar diferentes fábricas moleculares de modo que se puedan crear estructuras complejas con alta funcionalidad, el primer paso hacia la producción de células artificiales en el laboratorio o en organismos vivos.