Nel profondo dei nostri occhi, i fotorecettori della retina orchestrano una complessa sinfonia di segnali chimici per permetterci di vedere. Questo meccanismo ha ispirato un gruppo di ricercatori dell’Università di Basilea e dell’Università di Groningen a creare qualcosa di straordinario: cellule sintetiche capaci di comunicare tra loro proprio come fanno quelle naturali. È una scoperta che potrebbe cambiare il modo in cui pensiamo alla medicina rigenerativa.
Il trionfo della comunicazione artificiale
Un team guidato dalla professoressa Cornelia Palivan e dal premio Nobel Ben Feringa ha realizzato un sistema di protocellule che replica il funzionamento dei fotorecettori della retina. Come riportato sulla rivista Advanced Materials, questi minuscoli contenitori polimerici sono stati equipaggiati con nanocomponenti specifici e biomolecole.
Il sistema si compone di due tipi di cellule sintetiche: le “emittenti”, sensibili alla luce, e le “riceventi”. Questa architettura è una pietra miliare nel campo della biologia sintetica: queste cellule rispondono a stimoli ambientali proprio come farebbero le loro controparti naturali.
Come funzionano le cellule sintetiche
All’interno delle cellule emittenti si trovano dei nanocontenitori (essenzialmente organelli artificiali) dotati di membrane con speciali molecole fotosensibili chiamate “motori molecolari”. Un singolo impulso luminoso è sufficiente per innescare la comunicazione.
Quando la luce colpisce la cellula emittente, questi motori molecolari aprono i nanocontenitori, rilasciando il loro contenuto. La sostanza rilasciata attraversa poi la membrana della cellula emittente e raggiunge quella ricevente.
Nella cellula ricevente, un enzima converte questa sostanza in un segnale fluorescente, confermando l’avvenuta comunicazione tra le due cellule.
Il ruolo del calcio nella modulazione
Gli ioni calcio giocano un ruolo fondamentale in questo sistema, proprio come accade nei fotorecettori naturali della retina. Nel nostro occhio, questi ioni aiutano ad attenuare la trasmissione degli stimoli, permettendoci di adattarci alla luce intensa.
I ricercatori hanno replicato questa caratteristica progettando gli organelli artificiali delle cellule riceventi in modo che rispondano agli ioni calcio, modulando l’intensità del segnale fluorescente. Questa capacità di controllo temporale e spaziale rappresenta una novità assoluta nel campo.
Cellule sintetiche, le prospettive future
La ricerca apre la strada a sviluppi entusiasmanti. La possibilità di creare reti di comunicazione tra cellule sintetiche e naturali potrebbe rivoluzionare il trattamento di diverse patologie. Le applicazioni potrebbero spaziare dalla medicina rigenerativa alla creazione di tessuti ibridi, combinando elementi naturali e sintetici. La professoressa Palivan sottolinea come questa sia solo la punta dell’iceberg.
Il prossimo passo sarà quello di sviluppare sistemi di comunicazione ancora più complessi, avvicinandoci sempre più alla complessità dei sistemi biologici naturali. La strada è lunga (la natura rasenta la perfezione), ma si trovano tesori anche durante il cammino.
