బాసెల్ విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన ఒక పరిశోధనా బృందం కృత్రిమ అవయవాలతో పూర్తి చేసిన సాధారణ, పర్యావరణ సున్నిత కణాలను సంశ్లేషణ చేయడంలో విజయం సాధించింది. మొట్టమొదటిసారిగా, పరిశోధకులు ఈ ప్రోటోసెల్‌లను ఉపయోగించి సహజ సెల్-సెల్ కమ్యూనికేషన్‌ను కూడా అనుకరించగలిగారు – కంటిలోని ఫోటోరిసెప్టర్ల నమూనా ఆధారంగా. ఇది వైద్యంలో ప్రాథమిక పరిశోధన మరియు అనువర్తనాల కోసం కొత్త అవకాశాలను తెరుస్తుంది.
జీవితం అనేది కమ్యూనికేషన్ గురించి: బ్యాక్టీరియా నుండి బహుళ సెల్యులార్ జీవుల వరకు, జీవులు సంకేతాలను పంపడం, స్వీకరించడం మరియు ప్రాసెస్ చేయడంలో తమ కణాల సామర్థ్యంపై ఆధారపడతాయి. మొదటిసారిగా, సింథటిక్ కణాలను ఉపయోగించి సహజ సెల్ కమ్యూనికేషన్‌ను అనుకరించడంలో పరిశోధనా బృందం విజయం సాధించింది. యూనివర్శిటీ ఆఫ్ బాసెల్ మరియు నోబెల్ గ్రహీత ప్రొఫెసర్ బెన్ ఫెరింగా నేతృత్వంలోని పరిశోధకుల బృందం గ్రోనింగెన్ విశ్వవిద్యాలయం నుండి ఈ పరిశోధనలను శాస్త్రీయ పత్రికలో నివేదించింది. అధునాతన మెటీరియల్స్.
పాలివాన్ మరియు ఆమె సహచరులు నిర్దిష్ట అణువులతో లోడ్ చేయగల మరియు లక్ష్య పద్ధతిలో తెరవగలిగే పాలిమర్‌లతో తయారు చేయబడిన చిన్న కంటైనర్‌లపై పరిశోధనలు చేస్తారు. వారి ప్రస్తుత ప్రాజెక్ట్‌లో, బృందం ఒక అడుగు ముందుకు వేసింది: “మేము ప్రత్యేకమైన నానోకంటెయినర్‌లతో ప్యాక్ చేయబడిన సెల్-సైజ్ మైక్రోకంటైనర్‌లను నిర్మించాము” అని పాలీవన్ వివరించాడు. ఈ విధానం కణ అవయవాలతో కణాలను అనుకరించడానికి పరిశోధకులను అనుమతిస్తుంది, ప్రోటోసెల్ అని కూడా పిలువబడే అత్యంత సరళీకృత సింథటిక్ సెల్ యొక్క రూపాన్ని సృష్టిస్తుంది.
వారి ప్రచురణలో, పరిశోధకులు కంటి రెటీనాలో సిగ్నల్ ట్రాన్స్‌మిషన్‌లో రూపొందించబడిన పాలిమర్‌లు, బయోమోలిక్యూల్స్ మరియు ఇతర నానోకంపోనెంట్‌లతో తయారు చేసిన ప్రోటోసెల్‌ల వ్యవస్థను వివరిస్తారు. ఈ వ్యవస్థ కాంతి-ప్రతిస్పందించే ప్రోటోసెల్‌లతో రూపొందించబడింది – “పంపేవారు” – ఒక వైపు మరియు రిసీవర్ ప్రోటోసెల్‌లు మరోవైపు.
లైట్ ఆన్ చేయండి
పంపేవారి కణాలలో నానోకంటెయినర్లు ఉన్నాయి – ముఖ్యంగా కృత్రిమ అవయవాలు – దీని పొరలు పరమాణు మోటార్లు అని పిలువబడే ప్రత్యేక కాంతి-సెన్సిటివ్ అణువులను కలిగి ఉంటాయి. ఇవి పరిశోధకులను కాంతి పల్స్ ఉపయోగించి చలనంలో రెండు కణాల మధ్య కమ్యూనికేషన్‌ను సెట్ చేయడానికి అనుమతిస్తాయి: కాంతి పంపేవారి కణానికి చేరుకున్నప్పుడు, కాంతి-సెన్సిటివ్ అణువులు నానోకంటైనర్‌లను తెరిచి, వాటి కంటెంట్‌లను విడుదల చేస్తాయి – దానిని పదార్ధం A అని పిలుద్దాం – పంపినవారి సెల్ లోపలికి .
ప్రోటోసెల్‌ల చుట్టూ ఉన్న ద్రవం ద్వారా రిసీవర్ సెల్‌ను చేరుకోవడానికి ముందు పదార్థం A దాని పాలిమర్ షెల్‌లోని రంధ్రాల ద్వారా పంపిన కణాన్ని వదిలివేయగలదు. అప్పుడు పదార్ధం A రిసీవర్ కణాలలోకి ప్రవేశిస్తుంది – మళ్ళీ రంధ్రాల ద్వారా – అది ఎంజైమ్‌ను కలిగి ఉన్న కృత్రిమ అవయవాలను ఎదుర్కొంటుంది. ప్రతిగా, ఈ ఎంజైమ్ పదార్ధం A ని ఫ్లోరోసెన్స్ సిగ్నల్‌గా మారుస్తుంది మరియు ఫలితంగా వచ్చే గ్లో పంపినవారు మరియు రిసీవర్ మధ్య సిగ్నల్ ట్రాన్స్‌మిషన్ పని చేసిందని పరిశోధకులకు చెబుతుంది.
కాల్షియం అయాన్లు మసక ఫ్లోరోసెన్స్ సిగ్నల్
మోడల్‌గా పనిచేసిన రెటీనా యొక్క ఫోటోరిసెప్టర్‌లలో, కాల్షియం అయాన్లు కూడా ఒక ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తాయి, పోస్ట్‌నాప్టిక్ కణాలకు ఉద్దీపనల ప్రసారాన్ని మందగిస్తాయి, తద్వారా కంటి ప్రకాశవంతమైన కాంతికి అలవాటుపడుతుంది. అదేవిధంగా, పరిశోధకులు రిసీవర్ కణాల కృత్రిమ అవయవాలను కాల్షియం అయాన్‌లకు ప్రతిస్పందించే విధంగా రూపొందించారు మరియు పదార్ధం A ని ఫ్లోరోసెన్స్ సిగ్నల్‌గా మార్చడం మందగిస్తుంది.
సింథటిక్ కణజాలానికి ఆధారం
“కాంతి యొక్క బాహ్య పల్స్ ఉపయోగించి, మేము ఆర్గానెల్-ఆధారిత సిగ్నల్ క్యాస్కేడ్‌ను ట్రిగ్గర్ చేయడంలో మరియు కాల్షియం అయాన్‌లతో మాడ్యులేట్ చేయడంలో విజయం సాధించాము. సహజ సెల్ కమ్యూనికేషన్ మోడల్ ఆధారంగా తాత్కాలికంగా మరియు ప్రాదేశికంగా నియంత్రించగల వ్యవస్థను ఉత్పత్తి చేయడం ఒక కొత్తదనం” అని పాలివాన్ చెప్పారు.
పరిశోధకుల అభివృద్ధి జీవ కణాల యొక్క మరింత సంక్లిష్టమైన కమ్యూనికేషన్ నెట్‌వర్క్‌లను కృత్రిమంగా అనుకరించడానికి వేదికను నిర్దేశిస్తుంది – తద్వారా వాటిపై మంచి అవగాహన పొందడం. సింథటిక్ మరియు సహజ కణాల మధ్య కమ్యూనికేషన్ నెట్‌వర్క్‌లను సృష్టించే అవకాశం కూడా ఉంది మరియు అందువల్ల వాటి మధ్య ఇంటర్‌ఫేస్‌ను అభివృద్ధి చేసే అవకాశం ఉంది. దీర్ఘకాలికంగా, ఇది వ్యాధులకు చికిత్స చేసే దృష్టితో చికిత్సా అనువర్తనాలకు మార్గం సుగమం చేస్తుంది, ఉదాహరణకు, లేదా సింథటిక్ కణాలతో కణజాలాన్ని అభివృద్ధి చేయడం.
అసలు ప్రచురణ
లుకాస్ హ్యూబెర్గర్, మరియా కోర్పిడౌ, ఐనోవా గినార్ట్, డేనియల్ డోల్లెరర్, డియెగో మోన్సెరాట్ లోపెజ్, కోరా-ఆన్ స్కోనెన్‌బెర్గర్, డేలా మిలింకోవిక్, ఇమాన్యుయెల్ లోర్ట్‌షెర్, బెన్ ఎల్. ఫెరింగా, కార్నెలియా జి. పాలివాన్
పాలిమర్-ఆధారిత ప్రోటోసెల్‌ల మధ్య ఫోటోరిసెప్టర్ లాంటి సిగ్నల్ ట్రాన్స్‌డక్షన్
అధునాతన మెటీరియల్స్ (2024), doi: 10.1002/adma.202413981
