Los investigadores han fusionado células vivas y no vivas por primera vez de una manera que les permite trabajar juntas, allanando el camino para nuevas aplicaciones.

El sistema, creado por un equipo del Imperial College London, encapsula células biológicas dentro de una célula artificial. Usando esto, los investigadores pueden aprovechar la capacidad natural de las células biológicas para procesar sustancias químicas mientras las protegen del medio ambiente.

Este sistema podría dar lugar a aplicaciones como 'baterías' celulares alimentadas por fotosíntesis, síntesis de drogas dentro del cuerpo, y sensores biológicos que pueden soportar condiciones adversas.

El diseño anterior de células artificiales ha implicado tomar partes de la "maquinaria" de las células biológicas, como las enzimas que apoyan las reacciones químicas, y colocarlas en cubiertas artificiales. El nuevo estudio, publicado hoy en Informes científicos , va un paso más allá y encapsula células enteras en tripas artificiales.

Las células artificiales también contienen enzimas que trabajan en conjunto con la célula biológica para producir nuevas sustancias químicas. En el experimento de prueba de concepto, los sistemas de células artificiales produjeron una sustancia química fluorescente que permitió a los investigadores confirmar que todo funcionaba como se esperaba.

Investigador principal Profesor Oscar Ces, del Departamento de Química de Imperial, dijo:"Las células biológicas pueden realizar funciones extremadamente complejas, pero puede ser difícil de controlar cuando se intenta aprovechar un aspecto. Las células artificiales se pueden programar más fácilmente, pero todavía no podemos construir mucha complejidad.

"Nuestro nuevo sistema cierra la brecha entre estos dos enfoques al fusionar células biológicas completas con células artificiales, para que la maquinaria de ambos trabaje en concierto para producir lo que necesitamos. Este es un cambio de paradigma al pensar en la forma en que diseñamos células artificiales, lo que ayudará a acelerar la investigación sobre aplicaciones en el cuidado de la salud y más allá ".

Para crear el sistema, el equipo utilizó microfluidos:dirigir los líquidos a través de pequeños canales. Usando agua y aceite, que no se mezclan, pudieron producir gotitas de un tamaño definido que contenían las células biológicas y las enzimas. Luego aplicaron un recubrimiento artificial a las gotas para brindar protección. creando un entorno celular artificial.

Probaron estas células artificiales en una solución rica en cobre, que suele ser muy tóxico para las células biológicas. El equipo aún pudo detectar químicos fluorescentes en la mayoría de las células artificiales, lo que significa que las células biológicas todavía estaban vivas y funcionando en su interior. Esta habilidad sería útil en el cuerpo humano, donde la carcasa de la célula artificial protegería a las células biológicas extrañas del ataque del sistema inmunológico del cuerpo.

Primer autor del estudio Dr. Yuval Elani, un becario de investigación EPSRC también del Departamento de Química, dijo:"El sistema que diseñamos es controlable y personalizable. Puede crear diferentes tamaños de células artificiales de manera reproducible, y existe la posibilidad de agregar todo tipo de maquinaria celular, como los cloroplastos para realizar la fotosíntesis o microbios diseñados que actúan como sensores ".

Para mejorar la funcionalidad de estos sistemas de células artificiales, el siguiente paso es diseñar el revestimiento artificial para que actúe más como una membrana biológica, pero con funciones especiales.

Por ejemplo, si la membrana pudiera diseñarse para abrir y liberar los productos químicos producidos en su interior solo en respuesta a ciertas señales, podrían usarse para administrar medicamentos a áreas específicas del cuerpo. Esto sería útil, por ejemplo, en el tratamiento del cáncer para liberar medicamentos dirigidos solo en el sitio de un tumor, reduciendo los efectos secundarios.

Si bien un sistema como ese puede estar todavía muy lejos, el equipo dice que este es un salto prometedor en la dirección correcta. El trabajo es el primer ejemplo de fusión de componentes vivos y no vivos que surge del nuevo centro FABRICELL de Imperial and King's College para la ciencia de células artificiales.