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Lebende synthetische Zellen geschaffen

24.09.2022

Forscher der University of Bristol im Vereinigten Königreich haben auf dem Gebiet der synthetischen Biologie einen großen Schritt nach vorne gemacht. Wissenschaftler haben ein System entwickelt, das mehrere Schlüsselfunktionen einer lebenden Zelle erfüllt, darunter Energieerzeugung und Genexpression.

Wissenschaftler haben sich bisher darauf konzentriert, künstliche Zellen dazu zu bringen, eine einzelne Funktion auszuführen, wie Genexpression, Enzymkatalyse oder Ribozymaktivität. Wenn Wissenschaftler das Geheimnis der individuellen Erstellung und Programmierung künstlicher Zellen entschlüsseln, die das Leben besser nachahmen können, könnte dies unzählige Möglichkeiten in allen Bereichen eröffnen, von der Herstellung bis zur Medizin.

Während sich einige Ingenieure darauf konzentrieren, die Zellen selbst neu zu gestalten, suchen andere nach Möglichkeiten, vorhandene Zellen in Fragmente zu zerlegen, die dann zu etwas relativ Neuem umgestaltet werden können.

Um diese neueste biotechnologische Leistung von unten nach oben zu vollbringen, verwendeten die Forscher zwei Bakterienkolonien, Escherichia coli und Pseudomonas aeruginosa. Diese beiden Bakterien wurden mit leeren Mikrotröpfchen in einer viskosen Flüssigkeit gemischt. Eine Population wurde innerhalb der Tropfen eingefangen, und die andere wurde auf der Oberfläche der Tropfen eingefangen.

Anschließend schnitten die Wissenschaftler die Membranen der Bakterien auf, indem sie die Kolonien in Lysozym (ein Enzym) und Melittin (ein aus Bienengift gewonnenes Polypeptid) eintauchten. Die Bakterien spucken ihren Inhalt aus, der von den Tröpfchen eingefangen wurde, um membranbedeckte Protozellen zu bilden.

Wissenschaftler haben gezeigt, dass Zellen zu komplexen Prozessen wie der Produktion des Energiespeichermoleküls ATP durch Glykolyse und der Transkription und Translation von Genen fähig sind.

„Unser Ansatz zum Zusammenbau von lebendem Material ermöglicht es, symbiotische lebende / synthetische Zellkonstrukte von Grund auf zu erstellen. Beispielsweise wird es möglich sein, komplexe Module für die Entwicklung in den diagnostischen und therapeutischen Bereichen der Synthese unter Verwendung von gentechnisch veränderten Bakterien herzustellen Biologie sowie in der Bioherstellung und Biotechnologie im Allgemeinen", bemerkte der Erstautor, der Chemiker Can Xu.

In Zukunft könnte eine solche synthetische Zelltechnologie verwendet werden, um die Produktion von Ethanol für die Biokraftstoff- und Lebensmittelindustrie zu verbessern. Darüber hinaus können solche künstlichen Zellen für die Photosynthese programmiert werden, wie Purpurbakterien, oder für die Energiegewinnung aus Chemikalien, wie es sulfatreduzierende Bakterien tun.

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