Proces wprowadzenia chloroplastów do komórek
Chloroplasty, pochodzące od prymitywnych glonów Cyanidioschyzon, zostały przeszczepione do komórek jajnika chomika chińskiego (CHO), popularnej linii komórkowej wykorzystywanej w badaniach. Dotychczas uważano, że zwierzęce komórki nie są w stanie zaakceptować chloroplastów, ponieważ traktują je jako ciała obce i trawią. Zespół pod kierownictwem prof. Yukihiro Matsunagi z Uniwersytetu Tokijskiego opracował jednak metodę umożliwiającą wprowadzenie chloroplastów za pomocą fagocytozy – procesu, w którym komórki pochłaniają i przetwarzają obce substancje.
Funkcjonowanie chloroplastów w komórkach zwierzęcych
Za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej i superrozdzielczej naukowcy zaobserwowali, że chloroplasty umieszczone w cytoplazmie komórek CHO zachowywały swoją strukturę i normalną aktywność fotosyntetyczną przez co najmniej dwa dni. Pomiar aktywności fotosyntetycznej wykazał, że transport elektronów niezbędny do produkcji energii chemicznej odbywał się prawidłowo w tym okresie. Jednak po czterech dniach struktura błon tylakoidowych chloroplastów zaczęła się rozpadać, co prowadziło do spadku ich aktywności.
Możliwości zastosowania w inżynierii tkankowej
To odkrycie ma potencjał w rozwiązaniu problemów związanych z ograniczonym wzrostem sztucznych tkanek przy niskim poziomie tlenu. Dodanie komórek zawierających chloroplasty mogłoby dostarczać tlen do tkanek i promować ich wzrost poprzez ekspozycję na światło. Może to być szczególnie przydatne przy tworzeniu sztucznych narządów, mięsa czy wielowarstwowych arkuszy skóry.
Kolejne kroki w badaniach
Aby w pełni wykorzystać potencjał tego przełomu, konieczne jest opracowanie technologii, która pozwoli utrzymać aktywność fotosyntetyczną chloroplastów przez dłuższy czas w komórkach zwierzęcych. Naukowcy planują również zbadanie ilości generowanego tlenu oraz wiązanego dwutlenku węgla, korzystając z techniki znakowania izotopowego. Ostatecznym celem jest stworzenie „komórek planimalnych” – hybrydowych komórek łączących cechy roślinne i zwierzęce.
Jeśli uda się osiągnąć ten cel, możliwe będą przełomy w medycynie, produkcji żywności oraz energii. To odkrycie otwiera drzwi do nowych zastosowań biotechnologicznych, które mogą zmienić przyszłość wielu dziedzin życia.
Źródło: WIRED