Une recherche pionnière utilisant des bactéries rapproche les scientifiques de la création de cellules artificielles dotées de fonctionnalités réalistes.
Des scientifiques ont exploité le potentiel des bactéries pour aider à construire des cellules synthétiques avancées qui imitent les fonctionnalités réelles.
Cette recherche, menée par l'université de Bristol et publiée dans Nature, constitue un progrès important dans le déploiement de cellules synthétiques, connues sous le nom de protocellules, afin de représenter plus précisément les compositions, structures et fonctions complexes des cellules vivantes.
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L'établissement d'une fonctionnalité plus vraie que nature dans les protocellules est un grand défi mondial qui couvre de multiples domaines, allant de la biologie synthétique ascendante et de la bio-ingénierie à la recherche sur l'origine de la vie. Les précédentes tentatives de modélisation de protocellules à l'aide de microcapsules ayant échoué, l'équipe de chercheurs s'est tournée vers les bactéries pour construire des cellules synthétiques complexes à l'aide d'un processus d'assemblage de matériaux vivants.
Le professeur Stephen Mann, de l'école de chimie de l'université de Bristol et du centre Max Planck de Bristol pour la biologie minimale, ainsi que ses collègues, les docteurs Can Xu, Nicolas Martin (actuellement à l'université de Bordeaux) et Mei Li, du centre de recherche sur la vie protoplasmique de Bristol, ont démontré une approche de la construction de proto-cellules très complexes en utilisant des micro-gouttelettes visqueuses remplies de bactéries vivantes comme site de construction microscopique.
Dans un premier temps, l'équipe a exposé les gouttelettes vides à deux types de bactéries. Une population a été spontanément capturée à l'intérieur des gouttelettes tandis que l'autre a été piégée à la surface des gouttelettes.
Ensuite, les deux types de bactéries ont été détruits de sorte que les composants cellulaires libérés sont restés piégés à l'intérieur ou à la surface des gouttelettes pour produire des protocellules bactériennes recouvertes d'une membrane contenant des milliers de molécules, de pièces et de mécanismes biologiques.
Les chercheurs ont découvert que les protocellules étaient capables de produire des molécules riches en énergie (ATP) par glycolyse et de synthétiser de l'ARN et des protéines par expression génique in vitro, ce qui indique que les composants bactériens hérités sont restés actifs dans les cellules synthétiques.
Pour tester davantage les capacités de cette technique, l'équipe a employé une série d'étapes chimiques pour remodeler les protocellules bactériennes sur le plan structurel et morphologique. L'ADN bactérien libéré a été condensé en une structure unique ressemblant à un noyau, et l'intérieur de la gouttelette a été infiltré par un réseau de filaments protéiques ressemblant à un cytosquelette et des vacuoles d'eau entourées de membranes.
En guise d'étape vers la construction d'une entité cellulaire synthétique/vivante, les chercheurs ont implanté des bactéries vivantes dans les proto-cellules afin de générer une production autonome d'ATP et une énergie à long terme pour la glycolyse, l'expression génétique et l'assemblage du cytosquelette. Curieusement, les constructions protovivantes ont adopté une morphologie externe semblable à celle des amibes en raison du métabolisme et de la croissance bactérienne sur place, produisant ainsi un système bionique cellulaire avec des propriétés intégrées semblables à celles de la vie.
L'auteur correspondant, le professeur Stephen Mann, a déclaré : "Il est difficile de parvenir à une grande complexité organisationnelle et fonctionnelle dans les cellules synthétiques, surtout dans des conditions proches de l'équilibre. Nous espérons que notre approche bactériogène actuelle contribuera à accroître la complexité des modèles de protocellules actuels, à faciliter l'intégration d'une myriade de composants biologiques et à permettre le développement de systèmes cytomimétiques énergisés."
Le premier auteur, le Dr Can Xu, chercheur associé à l'université de Bristol, ajoute : "Notre approche d'assemblage de matériaux vivants offre la possibilité de construire de bas en haut des constructions symbiotiques de cellules vivantes/synthétiques. Par exemple, en utilisant des bactéries modifiées, il devrait être possible de fabriquer des modules complexes pour le développement dans les domaines diagnostiques et thérapeutiques de la biologie synthétique, ainsi que dans la bioproduction et la biotechnologie en général."
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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