Przełom w bioinżynierii, czyli komórki zwierzęce zdolne do fotosyntezy
Naukowcy z Japonii dokonali niezwykłego przełomu, tworząc komórki zwierzęce zdolne do fotosyntezy, co samo w sobie stanowi pierwszy przypadek, gdy komórki zwierzęce zostały zmodyfikowane w taki sposób. Mowa o wprowadzeniu do hodowanych komórek chomika chloroplastów, co z kolei umożliwiło tym komórkom zwierzęcym przeprowadzanie fotosyntezy, a więc produkowania tlenu oraz energii, jak to ma miejsce w przypadku roślin. Dlaczego to osiągnięcie jest tak rewolucyjne i zmienia zupełnie tok rozwoju bioinżynierii?
Czytaj też: Lepsze telewizory i wydajniejsze panele słoneczne. Naukowcy przeszli samych siebie
Zacznijmy od tego, że w naturze chloroplasty są niezbędne do fotosyntezy w komórkach roślin i alg, bo to właśnie wychwytują światło słoneczne i przekształcają je w energię chemiczną. Do tej pory uważano, że komórki zwierzęce nie mogą zawierać chloroplastów, ponieważ ich środowisko komórkowe szybko je trawi. Jednakże nowe badania zespołu naukowców wykazały, że chloroplasty nie tylko przeżyły w komórkach chomika, ale także przez co najmniej dwa dni przeprowadzały fotosyntezę, produkując energię chemiczną i tlen. Innymi słowy, dzięki wprowadzeniu chloroplastów do komórek zwierzęcych, zespół badawczy umożliwił tym komórkom wykorzystywanie światła słonecznego jako źródła paliwa.
Czytaj też: Naukowcy z MIT odkryli sposób na drukowanie działającej elektroniki bez krzemu
To zjawisko, które wcześniej uznawano za niemożliwe w królestwie zwierząt, zostało potwierdzone za pomocą zaawansowanych technik obrazowania, takich jak mikroskopia konfokalna i elektronowa. Techniki te ujawniły chloroplasty (podświetlone na magenta) funkcjonujące wewnątrz komórek zwierzęcych, obok innych struktur komórkowych. Tego typu odkrycie ma ogromny potencjał dla inżynierii tkankowej i medycyny regeneracyjnej, bo hodowane tkanki, takie jak hodowane w laboratorium organy, sztuczne mięso i skóra, często napotykają na problem ograniczeń w dostępności tlenu, co z kolei hamuje ich wzrost. Niedobór tlenu (hipoksja) w tych tkankach może prowadzić do spowolnionego podziału komórek i obniżonej żywotności. Jednak wprowadzenie do tego procesu komórek zwierzęcych zawierających chloroplasty może stanowić naturalne rozwiązanie tego problemu. Dzięki wystawieniu tych komórek na światło, można bowiem wytworzyć tlen poprzez fotosyntezę, co z kolei stworzy zdrowsze, bogate w tlen środowisko w hodowanych tkankach i poprawi warunki wzrostu.
Czytaj też: Niezwykłe osiągnięcie w dziedzinie fizyki laserów! Indyjscy naukowcy dokonali niemożliwego
Profesor Matsunaga, który stoi na czele zespołu naukowców, wyjaśnił, że integracja chloroplastów z komórkami zwierzęcymi może poprawić ogólne środowisko komórkowe, zapewniając tym samym stały dopływ tlenu. Teraz wyobraża sobie przyszłe biotechnologie, w których fotosyntetyczne komórki zwierzęce mogłyby przyczynić się do zrównoważonego rozwoju środowiska. Wykorzystując światło słoneczne do wytwarzania energii i tlenu wewnątrz komórek zwierzęcych, naukowcy mogą bowiem odkryć nowe sposoby na przeciwdziałanie globalnym wyzwaniom środowiskowym. Dlatego też ich dalsze badania będą koncentrować się na interakcjach między komórkami gospodarza a chloroplastami, potencjalnie otwierając nowe ścieżki w rozwoju sztucznych tkanek i zrównoważonych technologii. Dlatego właśnie stworzenie fotosyntetycznych komórek zwierzęcych oznacza znaczący przełom w bioinżynierii, który może zrewolucjonizować inżynierię tkankową i torować drogę do zrównoważonych biotechnologii.