Kể từ khi tính khả thi của các tế bào nhân tạo lần đầu tiên được chứng minh vào năm 1957, ngày càng có nhiều cách tiếp cận trong công nghệ y học để chuẩn bị và sử dụng chúng. Vì vậy, màng tế bào nhân tạo hiện nay có thể được hình thành bằng cách sử dụng nhiều loại vật liệu tổng hợp hoặc sinh học khác nhau để tạo ra các biến thể mong muốn về tính thấm, tính chất bề mặt và khả năng tương thích với máu của chúng. Hầu hết mọi vật liệu đều có thể được đưa vào tế bào nhân tạo. Chúng bao gồm hệ thống enzym, chiết xuất tế bào, tế bào sinh học, vật liệu từ tính, đồng vị, kháng nguyên, kháng thể, vắc-xin, hormone, chất hấp phụ và những chất khác.
Mục Lục
Thành tựu trong tương lai
Các nhà khoa học tạo ra tổ chức sống đơn bào nhân tạo có thể phân chia và nhân lên giống tế bào thật. Trong tương lai, thành tựu mới có thể giúp giới nghiên cứu chế tạo máy tính cỡ nhỏ và nhà máy sản xuất thuốc tí hon từ tế bào nhân tạo, theo Elizabeth Strychalski, trưởng nhóm Kỹ thuật tế bào ở Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST). Ví dụ, Strychalski và đồng nghiệp đang lên kế hoạch bố trí những cảm biến sống có thể đo môi trường xung quanh, theo dõi tính axit, nhiệt độ và nồng độ oxy ở gần đó.
Các tế bào cảm biến cũng có thể dùng để sản xuất sản phẩm chuyên dụng như thuốc và đặt bên trong cơ thể người. Khi tế bào nhận biết tình trạng bệnh, nó có thể tiến hành trị liệu và ngừng chữa trị khi khỏi bệnh. Những tế bào khác có thể được nuôi dưỡng trong phòng thí nghiệm, dùng để sản xuất máu và nhiên liệu, trong khi một số tế bào khác có thể thực hiện hoạt động tính toán ở cấp phân tử.
Phát triển tế bào nhân tạo
Trong nghiên cứu mới, nhóm của Strychalski tiến gần thêm tới mục tiêu trên; và công bố kết quả hôm 29/3 trên tạp chsi Cell. Họ bắt đầu với một tế bào nhân tạo sẵn có mang tên JCVI-syn3.0; được tạo ra vào năm 2016 và chỉ chứa 473 gene. So với nó, vi khuẩn Escherichia coli chứa tới 4.000 gene. Các nhà khoa học tách tế bào này từ vi khuẩn Mycoplasma genitalium lây qua đường tình dục; loại bỏ ADN tự nhiên của nó và thay bằng ADN đã chỉnh sửa. Khi tạo ra JCVI-syn3.0, họ muốn tìm hiểu gene nào hoàn toàn cần thiết; với tế bào để sinh tồn và hoạt động bình thường.
Nhưng dù JCVI-syn3.0 có thể hình thành protein và sao chép ADN của nó; mà không cần mô, tế bào này không thể phân chia thành hình cầu đồng nhất. Thay vào đó, nó phân chia, tạo ra tế bào con với nhiều hình dạng và kích thước khác nhau. Strychalski và cộng sự tìm cách giải quyết vấn đề bằng cách thêm gene hỗ trợ. Sau nhiều năm làm việc, nhóm nghiên cứu tạo ra tế bào JCVI-syn3A chứa tổng cộng 492 gene. 7 gene trong số đó đóng vai trò quan trọng giúp phân chia tế bào bình thường. Một số gene nhiều khả năng tương tác với màng tế bào, dựa theo trình tự gene. Điều này có nghĩa chúng thay đổi đặc điểm lớp màng, khiến nó đủ mỏng để phân chia hoàn chỉnh.
Tế bào nhân tạo có thể cảm nhận và phản ứng với môi trường
Các nhà nghiên cứu tại trường Hoàng gia London đã tạo ra các tế bào nhân tạo mô phỏng tế bào sinh học bằng cách phản ứng với sự thay đổi hóa học trong môi trường xung quanh. Các tế bào nhân tạo có thể được sử dụng để cảm nhận những thay đổi trong cơ thể và phản ứng bằng cách giải phóng các phân tử thuốc hoặc cảm nhận và loại bỏ các kim loại có hại trong môi trường.
Ứng phó với những thay đổi hóa học là một chức năng quan trọng của các tế bào sinh học. Ví dụ, các tế bào có thể phản ứng với hóa chất bằng cách tạo ra một số protein; tăng cường sản sinh năng lượng hoặc tự phá hủy. Hóa chất cũng được sử dụng bởi các tế bào để liên lạc với nhau; và phối hợp phản ứng hoặc truyền tín hiệu.
Tuy nhiên, trong các tế bào tự nhiên; các phản ứng hóa học này rất phức tạp, bao gồm nhiều bước. Vì thế, khó tác động chẳng hạn như khi các nhà nghiên cứu muốn tạo ra các tế bào tự nhiên mang lại đặc trưng gì đó hữu ích, giống như một phân tử thuốc. Thay vào đó, nhóm nghiên cứu đang tạo ra các tế bào nhân tạo; mô phỏng những phản ứng hóa học này theo cách đơn giản hơn nhiều, cho phép dễ điều chỉnh chúng.