Fábricas de moléculas: La combinación entre la naturaleza y la química es funcional
Investigadores de la Universidad de Basilea han logrado desarrollar fábricas moleculares que imitan la naturaleza. Para lograr esto, cargaron organelos artificiales dentro de ampollas naturales (vesículas) de tamaño micrométrico producidas por células. Estas fábricas moleculares permanecen intactas incluso después de la inyección en un modelo animal y no demuestran ninguna toxicidad, como el equipo informa en la revista científica Advanced Science.
En las fábricas moleculares que se inyectan en los embriones del pez cebra, se produce una reacción de color cuando la enzima atrapada (peroxidasa) está funcionando. Los investigadores demuestran así que la combinación de orgánulos sintéticos y vesículas naturales también funciona en el organismo vivo.
Universität Basel
Dentro de las células, las fábricas biológicas reales, se ensamblan las moléculas de la vida. Las líneas de ensamblaje de las células son pequeños compartimentos llamados organelos, donde una gran variedad de reacciones químicas tienen lugar ya sea en el interior o entre ellos. Para aplicaciones médicas, lo ideal sería utilizar fábricas moleculares que actúen como células artificiales, para producir moléculas o fármacos que falten o sean necesarios.
Cápsulas sintéticas blandas
La 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, los investigadores dirigidos por la Profesora Cornelia Palivan y el Profesor Wolfgang Meier diseñaron organelos artificiales, es decir, compartimentos distintos de células. Cargaron estas cápsulas sintéticas blandas 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.
Posteriormente, las células naturales fueron alimentadas con estos orgánulos artificiales. Después de la estimulación, las células produjeron vesículas naturales de tamaño micrométrico. Estos poseen una membrana celular natural y 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 los embriones de peces 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 catalizado por la enzima del organelo artificial. La viabilidad del animal no se vio comprometida por la inyección.
"Esta combinación de vesículas naturales y pequeños organelos 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", explican 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 para crear estructuras complejas con alta funcionalidad - el primer paso para producir células artificiales en el laboratorio o en organismos vivos.
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