ENGINEERINGNET.BE - Promovenda Marleen van Stevendaal richt zich op het ontwikkelen van synthetische cellen die goed samenwerken met levend weefsel. Dit maakt het mogelijk om op termijn synthetische cellen in te zetten voor bijvoorbeeld gerichte afgifte van signaalmoleculen.
Goede communicatie vereist dat synthetische cellen niet schadelijk zijn voor levende cellen. Verder moeten ze beschikken over een communicatiesysteem waarop levende cellen reageren en hun gedrag op aanpassen. Ook moet het mogelijk zijn om synthetische cellen in te bouwen in de complexe omgeving van levende cellen en weefsels.
Van Stevendaal: "Het platform dat wij gebruiken is gebaseerd op fase-scheidende polymeren die druppeltjes vormen, ofwel coacervaten. We onderzochten eerst hoe structuur, materiaalgebruik en opbouw van deze synthetische cellen de levensvatbaarheid van celtypen beïnvloeden."
"Het bleek dat we de vrije polymeren in synthetische cellen moesten verwijderen om te voorkomen dat ze giftig werden. De synthetische cellen zelf brachten geen schade toe aan levende cellen.”
Daarna ontwikkelden de onderzoekers een systeem dat in de toekomst kan communiceren met levende cellen: door eiwitten tussen synthetische cellen te laten pendelen, met de potentie om signalen aan levende cellen door te geven.
Voorbeelden van dergelijke eiwitten zijn antilichamen en cytokinen, waaronder chemokinen. Dit zijn eiwitten die cellen gebruiken om elkaar de weg te wijzen. Weefsel weet onder invloed van de juiste chemokinen bijvoorbeeld waar bloedvaten moeten worden aangelegd.
Van Stevendaal gebruikte gekweekte organoïden van nierweefsel, een vereenvoudigde organische versie van een stukje nier.
“We begonnen ons communicatiesysteem met een model-eiwit om onze synthetische cellen, zodat we ons systeem konden karakteriseren met de microscoop. Op dit eiwit reageren levende cellen echter niet, vandaar dat we overstapten op chemokinen."
"We lieten het systeem vervolgens reageren op UV-licht. Daarmee creëerden we een eenvoudig aan/uit-systeem dat in complexe omgevingen is te gebruiken. Zo waren we in staat om synthetische cellen te maken die chemokinen uitscheiden, zodra ze werden blootgesteld aan UV-licht.”
Van Stevendaal: “We hopen ooit meer te weten te komen over hoe het leven is ontstaan en hoe bepaalde cellulaire processen, zoals DNA-translatie, plaatsvinden. Ook zijn deze synthetische cellen veelbelovend voor gebruik als slimme micromachines om biomedische problemen op te lossen.”