ENGINEERINGNET.BE - Om te begrijpen hoe biologische cellen hun gedrag coördineren door communicatie met elkaar, hebben onderzoekers van over de hele wereld grote stappen gezet in het maken van cellen en het namaken van hun communicatienetwerken in het laboratorium.
Tot voor kort lag de focus op het ontwerp van kunstmatige cellen die functioneren in isolatie. “Maar levende systemen zijn vaak nauw verbonden en werken samen of zijn in competitie”, aldus Jan van Hest, directeur van het Instituut voor Complexe Moleculaire Systemen aan de TU Eindhoven.
Om deze reden zijn gemeenschappen kunstmatige cellen ontwikkeld in plaats van individuele cellen. Om deze op te bouwen, gebruikten de onderzoekers grote blaasjes gemaakt van fosfolipiden, het voornaamste bestanddeel van de buitenste laag van dierlijke cellen.
Om intercellulaire communicatie te bestuderen, zijn twee gemeenschappen ontwikkeld: één die chemische signalen produceert (‘zenders’) en één die geprogrammeerd is om chemische signalen waar te nemen (‘ontvangers’).
Meer specifiek reageren de zenders op een externe trigger en verwerken dit in een signaalmolecuul dat vrijgelaten wordt. Dit signaalmolecuul verspreidt zich door de extracellulaire omgeving tot het een ontvanger bereikt, welke het chemische signaal herkent en activeert in reactie op de informatie doorgegeven door de zender.
“Afhankelijk van de afstand tussen de zenders en ontvangers, kan de concentratie van signaalmoleculen erg laag zijn bij aankomst bij een ontvanger”, stelt Van Hest.
“Signaalversterking is daarom belangrijk voor de activatie van de ontvangers. We hebben de ontvangers met een specifiek enzym geladen dat lage concentraties van signaalmoleculen kan verwerken, wat resulteerde in een versterking van het signaal aan de kant van de ontvanger."
"Dit faciliteert ook de verspreiding van signalen over grote afstanden. Op een zeker moment kunnen we netwerken maken waarin verschillende soorten kunstmatige cellen met gespecialiseerde functies samenwerken in gemeenschappen, net zoals het gebeurt in biologische weefsels.”
Uiteindelijke doel van het onderzoek is om medicijnen preciezer te bezorgen bij hun doel, kankercellen te verslaan, of de precisie van diagnostieke tests te verbeteren.
