Il primo passo per creare cellule in laboratorio

“Tornare all’origine delle cellule”. Suona così lo slogan dell’équipe di Andreas Bausch, biofisico della Technische Universitat Munchen: gli scienziati vogliono riprodurre in laboratorio le cellule primordiali, sistemi minimali – ma perfettamente funzionanti – dotati di una membrana e di una manciata di molecole. E sembra stiano lavorando bene: come raccontano su Science, i ricercatori sono riusciti per la prima volta al mondo ad assemblare una membrana del citoscheletro molto simile, per struttura e fisiologia, a quella naturale. I biofisici hanno seguito i principi di base della biologia sintetica, in cui singoli mattoni cellulari sono assemblati per creare sistemi biologici artificiali più complessi.

Il modello messo a punto dagli scienziati comprende un guscio a membrana, due tipi di biomolecole e una specie di carburante per far funzionare il tutto. La membrana, anche nota come vescicola, è costituita da un doppio strato di lipidi (allo stesso modo di quella naturale) e viene progressivamente riempita di microtubuli, strutture a forma di tubo, e molecole di chinesina, una proteina della famiglia dei cosiddetti motori proteici, che trasporta i blocchi da costruzione delle cellule sui microtubuli. Il carburante di cui sopra è l’Atp, aggiunto dai ricercatori al setup sperimentale. “I microtubuli”, spiega Felix Keber, uno degli autori dello studio, “si muovono nelle cellule come tronchi d’albero alla deriva sulla superficie di un lago. Quando il traffico si fa troppo intenso, si allineano in parallelo, continuando ad andare alla deriva l’uno accanto all’altro”.

Gli scienziati spiegano il meccanismo facendo riferimento al teorema di Poincaré-Hopf, noto anche come “problema della palla pelosa”: così come non si può pettinare una palla pelosa senza creare un ciuffo fuori posto, allo stesso modo esisteranno sempre dei microtubuli che non possono giacere piatti contro la superficie della membrana in modo regolare. In alcune posizioni, i microtubuli saranno orientati ortogonalmente gli uni con gli altri, secondo una geometria molto peculiare. “Con il nostro modello biomolecolare sintetico”, conclude Bausch, “abbiamo creato una nuova opzione per lo sviluppo di modelli cellulari minimali. Il sistema è completamente scalabile: si può aumentare la complessità per ricostruire processi cellulari superiori. Il fatto che un sistema creato artificialmente possa essere descritto ampiamente da un modello fisico-matematico ci dà buone speranze per la comprensione dei principi alla base di fenomeni cellulari più complessi”.

Riferimenti: Science doi: 10.1126/science.1254784
Credits immagine: Christoph Hohmann, Nano Initiative Munich

Via: Wired.it