Ilmuwan Menciptakan Sel Buatan Yang Meniru Kemampuan Sel Hidup
Ilmuwan Menciptakan Sel Buatan Yang Meniru Kemampuan Sel Hidup – Para peneliti telah mengembangkan struktur mirip sel buatan menggunakan materi anorganik yang secara mandiri menelan, memproses, dan mengeluarkan materi yang menciptakan kembali fungsi penting sel hidup. Artikel mereka, yang diterbitkan di Nature, menyediakan cetak biru untuk menciptakan “peniru sel,” dengan aplikasi potensial mulai dari pengiriman obat hingga ilmu lingkungan.
Ilmuwan Menciptakan Sel Buatan Yang Meniru Kemampuan Sel Hidup
hospitalmicrobiome – Fungsi dasar sel hidup adalah kemampuannya untuk memanen energi dari lingkungan untuk memompa molekul masuk dan keluar dari sistem mereka. Ketika energi digunakan untuk memindahkan molekul-molekul ini dari daerah konsentrasi rendah ke daerah konsentrasi tinggi, proses ini disebut transpor aktif. Transpor aktif memungkinkan sel untuk mengambil molekul yang diperlukan seperti glukosa atau asam amino, menyimpan energi, dan mengekstrak limbah. Selama beberapa dekade, para peneliti telah bekerja untuk membuat sel buatan yang direkayasa struktur mikroskopis yang meniru fitur dan perilaku sel biologis. Tetapi tiruan sel ini cenderung tidak memiliki kemampuan untuk melakukan proses seluler yang kompleks seperti transpor aktif.
Baca Juga : Banyaknya Sel Mikroorganisme Tubuh Yang Perlu Kalian Ketahui
Dalam studi Nature, para peneliti di New York University dan University of Chicago menggambarkan tiruan sel baru yang sepenuhnya sintetis yang selangkah lebih dekat untuk mereplikasi fungsi sel hidup. Ketika ditempatkan dalam campuran partikel yang berbeda, sel meniru dapat melakukan tugas transpor aktif dengan menangkap, berkonsentrasi, menyimpan, dan mengirimkan kargo mikroskopis secara mandiri. Sel buatan ini dibuat menggunakan bahan minimal dan tidak meminjam bahan dari biologi. Untuk merancang sel meniru, para peneliti menciptakan membran bola ukuran sel darah merah menggunakan polimer, stand-in untuk membran seluler yang mengontrol apa yang masuk dan keluar dari sel. Mereka menembus lubang mikroskopis ke dalam membran bola menciptakan saluran nano di mana materi dapat dipertukarkan, meniru saluran protein sel.
Tetapi untuk melakukan tugas-tugas yang diperlukan untuk transpor aktif, tiruan sel membutuhkan mekanisme untuk memberi daya pada struktur mirip sel untuk menarik dan mengeluarkan materi. Dalam sel hidup, mitokondria dan ATP menyediakan energi yang diperlukan untuk transpor aktif. Dalam meniru sel, para peneliti menambahkan komponen kimia reaktif di dalam saluran nano yang, ketika diaktifkan oleh cahaya, bertindak sebagai pompa. Ketika cahaya mengenai pompa, itu memicu reaksi kimia, mengubah pompa menjadi ruang hampa kecil dan menarik muatan ke dalam membran. Saat pompa dimatikan, muatan terperangkap dan diproses di dalam sel meniru. Dan ketika reaksi kimia dibalik, kargo didorong keluar sesuai permintaan.
“Konsep desain kami memungkinkan klon sel buatan ini beroperasi secara independen dan melakukan tugas transpor aktif yang sebelumnya terbatas pada bidang sel hidup,” kata profesor kimia dan peneliti NYU. Penulis utama Stefano Sacanna mengatakan: “Inti dari desain struktur mirip sel adalah hubungan antara elemen aktif yang memindahkannya dari dalam dan batasan fisik yang dipaksakan oleh dinding sel yang memungkinkan mereka menelan, memproses, dan mengeluarkan zat asing. “Inti dari desain struktur mirip sel adalah sinergi antara elemen aktif yang menggerakkannya dari dalam dan batasan fisik yang dipaksakan oleh dinding sel, memungkinkan mereka untuk menelan, memproses, dan mengeluarkan benda asing.”
Para peneliti menguji klon sel di lingkungan yang berbeda. Dalam satu percobaan, sel mimetik disuspensikan dalam air, diaktifkan oleh cahaya, dan diamati saat mereka mengambil partikel dan polutan dari air di sekitarnya. “Pikirkan sel yang meniru video game Pac-Man. Sel memakan polutan dan menghilangkannya dari lingkungan,” kata Sacanna. Eksperimen lain menunjukkan bahwa sel mimetik dapat menelan E. coli dan menjebaknya dalam membran, berpotensi menawarkan cara baru untuk melawan bakteri dalam tubuh. Aplikasi lain dari mimetik sel di masa depan dapat berupa penghantaran obat, karena zat yang telah diisi sebelumnya dapat dilepaskan saat aktivasi.
Para peneliti terus mengembangkan dan mempelajari sel meniru, termasuk membangun yang melakukan tugas yang berbeda dan mempelajari bagaimana berbagai jenis berkomunikasi satu sama lain. Selain Sacanna, penulis penelitian termasuk Zhe Xu dan Theodore Hueckel dari Departemen Kimia NYU dan William T.M. Irvine dari Universitas Chicago. Penelitian ini didukung oleh US Army Research Office.
