Ecco la cellula Pac Man, imita quelle viventi
Che assorbe ed espelle molecole, studio condotto da un italiano negli Stati Uniti
E’ capace di inglobare molecole nutrienti oppure sostanze nocive, imprigionandole al suo interno per poi liberarle: è la prima cellula sintetica che imita uno dei processi fondamentali delle cellule viventi e in futuro potrebbe aiutare a depurare acque e terreni ingurgitando sostanze nocive, o trasformarsi in un minuscolo cargo per somministrare farmaci. “Si può pensare a queste cellule come a minuscoli Pac-Man” del videogioco degli anni ’80, dice Stefano Sacanna, il ricercatore italiano originario di Rimini e che da tempo lavora negli Stati Uniti. E’ il primo autore della ricerca, pubblicata sulla rivista Nature e condotta nel dipartimento di Chimica della New York University guidato da Zhe Xu. “Vanno in giro a mangiare gli inquinanti, rimuovendoli dall’ambiente”, aggiunge il ricercatore, che già guarda alle possibili applicazioni.
Il risultato è una prima scientifica assoluta perché è il raggiungimento di un obiettivo che sembrava impossibile e segna anche il traguardo più recente lungo la strada aperta oltre venti anni fa dalla biologia sintetica. La nuova cellula, fatta di materiali sintetici, imita una delle principali funzioni delle cellule, ossia il trasporto attivo, ossia il meccanismo con cui le cellule trasferiscono dall’esterno al loro interno molecole fondamentali per sopravvivere e produrre energia, come glucosio e amminoacidi, e dall’interno verso l’esterno i prodotti di scarto. “Il nostro esperimento permette alle cellule-mimo artificiali di operare in modo autonomo, eseguendo il trasporto attivo che finora è stato una prerogativa delle cellule viventi”, osserva Sacanna.
Ottenuta in collaborazione con l’Università di Chicago, la cellula Pac Man ha le dimensioni di un globulo rosso ed è avvolta da una membrana fatta di un polimero. Su quest’ultima i ricercatori hanno praticato un minuscolo foro, imitando i canali che attraversano la membrana delle cellule viventi, permettendo loro di inglobare sostanze nutrienti e di espellere i rifiuti. Il motore naturale che nelle cellule rende possibili queste funzioni sono le centraline energetiche chiamate mitocondri; nella cellula mimo questa funzione è svolta da una minuscola pompa collocata all’interno del nano-canale che attraversa la membrana e che si attiva con la luce. Quando viene attivata o disattivata, la pompa fa spostare nel canale un minuscolo cargo che trasporta le molecole in ingresso o in uscita.
In un primo esperimento la cellula è stata sospesa in acqua e ha cominciato a ingerire impurità non appena è stata attivata con la luce, dimostrando che queste cellule sintetiche potrebbero diventare come minuscoli spazzini per la depurazione delle acque, Nel secondo esperimento le cellule sintetiche hanno ingoiato batteri del tipo Escherichia coli dopo averli intrappolati nella loro membrana: una dimostrazione che lascia immaginare la possibilità di trasformarle in armi contro le infezioni batteriche all’interno del corpo umano.
La loro capacità di rilasciare all’esterno della loro membrana sostanze caricate in precedenza lascia immaginare che in futuro le cellule sintetiche possano essere utilizzate per somministrare farmaci direttamente negli organi e nei tessuti in cui sono necessari. La ricerca va avanti e nel laboratorio del Dipartimento di Chimica della New York University sono allo studio nuove cellule mimo, capaci di svolgere compiti diversi e di comunicare fra loro.
