Una nuova tecnica laser permette di manipolare le cellule artificiali

Come sappiamo, le cellule sono le unità fondamentali di ogni organismo vivente e hanno la straordinaria capacità di lavorare in cooperazione organizzandosi in tessuti. Al fine di promuovere la comunicazione tra le cellule, la membrana cellulare possiede piccoli canali e proteine di membrana che consentono lo scambio di materiale tra l’ambiente esterno e quello interno. Un team di ricercatori ha utilizzato un fascio laser per creare dei collegamenti tra cellule artificiali in modo da riorganizzarle nello spazio in strutture di ordine superiore, anche non presenti in natura.

La messa a punto di una tecnologia che permetta di manipolare le cellule in configurazioni sovra-cellulari ha un potenziale applicativo che spazia chimica dei biosensori alla biologia sintetica.

Manipolazione delle cellule artificiali

Le cellule artificiali sono sempre più utilizzate per numerosi scopi di studio biotecnologico. Al contrario delle cellule biologiche, che formano dei collegamenti tra loro, le cellule artificiali sino ad ora realizzate rimbalzavano l’una contro l’altra come fossero delle “sfere di gomma”. Al fine di consentire l’adesione tra le cellule artificiali, un team di ricercatori dell’ Imperial College di Londra e della Loughborough University, tra cui l’italiano Guido Bolognesi, ha modificato la biofisica delle membrane delle cellule sintetiche per permetterne l’adesione reciproca. Per avvicinare le cellule, il team ha utilizzato una tecnica laser innovativa che prevede l’utilizzo di “pinze ottiche” che si comportano come minuscoli “raggi traenti” in grado di avvicinare le cellule ed in seguito trascinarle e rilasciarle in qualsiasi posizione come se fossero un’ unica unità.

Il coordinatore della ricerca, Yuval Elani, del Dipartimento di Chimica dell’ Imperial College di Londra, ha dichiarato:

 Modificando la biofisica delle membrane nelle nostre cellule, le abbiamo incollate come fossero mattoncini. In questo modo, siamo stati in grado di formare un network di cellule collegate da” biogiunzioni “. Reinserendo i componenti biologici come le proteine ​​di membrana, potremmo far comunicare le cellule e permettere lo scambio di materiale tra di loro. Questo imita ciò che si vede in natura, quindi è un grande passo avanti nella creazione di tessuti cellulari artificiali come quelli biologici.

Una volta perfezionato il procedimento di giunzione delle cellule, il team è stato in grado di costruire strutture più complesse. Queste includono linee di cellule, forme 2D come quadrati e forme 3D come piramidi. Una volta che le celle sono congiunte, possono essere riorganizzate e anche trainate dal raggio laser.

Prospettive future

Ora possiamo iniziare ad ampliare le tecnologie cellulari di base in reti più grandi su scala tissutale, con un controllo preciso sul tipo di architettura che creiamo.

Commenta il professor Oscar Ces, del Dipartimento di Chimica dell’Imperial.

Questa metodologia potrebbe essere in futuro sfruttata non solo per permettere di innescare reazioni chimiche in volumi molto piccoli, ma anche per lo studio dei meccanismi attraverso i quali le cellule comunicano tra loro e per lo sviluppo di una nuova generazione di biomateriali intelligenti.

I dettagli della ricerca sono rinvenibili in un articolo di Nature Communications.