Bahnbrechend: Funktionstüchtige Zelle aus Kunststoff nachgebaut

Nahaufnahme einer aus Polymermaterialien aufgebauten und mit Nanoreaktoren gefüllten künstlichen Zelle. (Quelle: Radboud Universität Nimwegen)

Wissenschaftler der Radboud Universität im niederländischen Nimwegen haben die erste funktionstüchtige Zelle aus Kunststoff nachgebaut. Diese künstliche Zelle enthält einen Zellkern und Organellen sowie membrangebundene Kammer, die Zellfunktionen ausführen können. Erstmals lassen sich mit dieser Kreation aus Kunststoff die verschiedenen Schritt chemischer Reaktionen einer lebenden Zelle im Experiment nachempfinden. [1]

Nach wie vor fällt es der Wissenschaft schwer, die komplexen Abläufen und Reaktionen einer lebenden Zelle, aus denen Menschen, Tier und Pflanzen aufgebaut sind, zu beobachten und zu untersuchen. Einzig die Simulation der Abläufe erlaubt Einblick und schafft Aufklärung. Genau hierfür haben die Forscher Jan van Hest von der Radboud University und Sébastien Lecommandoux von der Universität Bordeaux mit ihren Teams ein spezielles Versuchsdesign entwickelt: In einem Wassertropfen platzierten sie winzige teilweise durchlässige Polymerkügelchen (Nanoreaktoren) gefüllt mit Chemikalien, beschichteten den Wassertropfen mit einer Zellwand aus Polymermaterial und überprüften mit Hilfe von Fluoreszenz, ob die Kaskade der chemischen Abläufe und Reaktionen vonstattenging. „Genau wie in den Zellen unseres Körpers“, war die erste Reaktion, berichtet Ruud Peters, eine am Projekt beteiligt Doktorandin, gelangten die Chemikalien in das Zellplasma, gefolgt von Reaktionen in den Organellen, um an anderer Stelle in der Zelle verarbeitet zu werden.“

Auf der Suche nach dem Ursprung des Lebens sind derzeit unterschiedliche Wissenschaftler dabei, künstliche Zellen beziehungsweise entsprechende Zellstrukturen im Experiment nachzubauen. Dabei verfolgen sie unterschiedliche Ansätze. Die Forscher der Universität Radboud und Bordeaux haben nun, nach ihrem sensationellen Erfolg, weitere Pläne, die sie umzusetzen versuchen. Einer der nächste Schritte ist es, künstliche Zellen mit einer eigenen Energieversorgung auszustatten, was es erlauben würde, Experimente noch näher am Vorbild der lebenden Zelle durchzuführen, sowie Möglichkeiten zu untersuchen, die eine Steuerung der chemischen Reaktionen in der Zelle erlaubt. Hier leistet die künstliche Zelle eine wertvolle Basis. GDeußing

[1] Ruud J. R. W. Peters1, Maïté Marguet, Sébastien Marais, Marco W. Fraaije, Jan C. M. van Hest, Sébastien Lecommandoux, Cascade Reactions in Multicompartmentalized Polymersomes Angewandte Chemie – International Edition, Volume 53, Ausgabe 1, S. 146-150, Januar 2014