Штучна клітина
Штучна або синтетична клітина — спроектована частка, що імітує одну або декілька функцій біологічної клітини. Це поняття не має наводити на думку про специфічні фізичні властивості, а скоріше на ідею, що деякі структури та функції біологічної клітини можуть бути відтворені або доповнені штучними компонентами. Зазвичай, штучні клітини — це біологічні чи полімерні мембрани які оточують біологічно активні матеріали. Штучними клітинами можна вважати наночастинки, ліпосоми, полімеросоми, мікрокапсули і деякі інші частинки. Мікрокапсуляція дозволяє метаболізму в межах мембрани обмінювати малі молекули і запобігти проходженню через неї великих компонентів.[1]
Головні переваги інкапсуляції включають посилену мімікрію до тіла, підвищену розчинність вантажу і зменшення імунної відповіді. Штучні клітини особливо ефективні в клінічному застосуванні при гемоперфузії.[2]
У синтетичній біології «жива» штучна клітина визначається, як повністю синтетична клітина, що утворює енергію, підтримує іонний градієнт, містить макромолекули, що містять спадкову інформацію, і має здатність мутувати.[3] Така клітина ще не була технічно виконана, але були створені варіації штучних клітин в яких повністю синтетичний геном ввели в клітину хазяїна, позбавлену генетичного матеріалу.[4] Щоправда вони не повністю штучні тому що цитоплазматичні компоненти, а також мембрана отримана з клітин хазяїна, спроектовані клітини під контролем синтетичного геному і мають змогу самовідтворюватися.
Перші штучні клітини були створені Томасом Чангом в Університеті Макгілла в 1960 році.[5] Ці клітини містили ультратонку мембрану з нейлону, коллодіуму та зшитих білків чиї властивості напівпроникності дозволяли дифундувати малих молекул всередину та назовні клітини. Ці клітини були розміром в декілька мікрон і містили ферменти, гемоглобін, магнітні частки, адсорбенти та протеїни.[1]
Пізніше штучні клітини почали робити розміром від декількох нанометрів до 100 мікрометрів це дало змогу переносити мікроорганізми, вакцини, вектори, препарати, гормони та пептиди.[1] Перше клінічне застосування штучних клітин було в гемоперфузії, капсула з активованого вугілля.[6]
- ↑ а б в Chang, Thomas Ming Swi (2007). Artificial cells : biotechnology, nanomedicine, regenerative medicine, blood substitutes, bioencapsulation, cell/stem cell therapy. Hackensack, N.J.: World Scientific. ISBN 981-270-576-7.
- ↑ Gebelein, Charles G. (1983). Polymeric materials and artificial organs based on a symposium sponsored by the Division of Organic Coatings and Plastics Chemistry at the 185th Meeting of the American Chemical Society. Washington, D.C.: American Chemical Society. ISBN 978-0-8412-1084-4.
- ↑ Deamer, D (July 2005). A giant step towards artificial life?. Trends in Biotechnology. 23 (7): 336—8. doi:10.1016/j.tibtech.2005.05.008. PMID 15935500.
- ↑ Gibson, D. G.; Glass, J. I.; Lartigue, C.; Noskov, V. N.; Chuang, R.-Y.; Algire, M. A.; Benders, G. A.; Montague, M. G.; Ma, L.; Moodie, M. M.; Merryman, C.; Vashee, S.; Krishnakumar, R.; Assad-Garcia, N.; Andrews-Pfannkoch, C.; Denisova, E. A.; Young, L.; Qi, Z.-Q.; Segall-Shapiro, T. H.; Calvey, C. H.; Parmar, P. P.; Hutchison, C. A.; Smith, H. O.; Venter, J. C. (20 May 2010). Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome. Science. 329 (5987): 52—56. doi:10.1126/science.1190719. PMID 20488990.
- ↑ Chang, TM (1964). Semipermeable microscapsules. Science. 146 (3643): 524—525. doi:10.1126/science.146.3643.524. PMID 14190240.
- ↑ Chang, T.M.S (1996). Editorial: past, present and future perspectives on the 40th anniversary of hemoglobin based red blood cell substitutes. Artificial Cells Blood Substit Immobil Biotechnol. 24: 1.