Hibridi životinja i biljaka za izradu ljudskih organa

Znanstvenici Sveučilišta u Tokiju uzeli su kloroplaste iz algi koji stvaraju energiju i umetnuli ih u stanice hrčka, omogućujući stanicama fotosintezu svjetlosti.

Prethodno se smatralo da spajanje kloroplasta (strukture koje sadrže klorofil u stanicama biljaka i algi) sa životinjskim stanicama nije moguće te da kloroplasti neće preživjeti niti funkcionirati.

Međutim, rezultati su pokazali da se fotosintetsko djelovanje nastavilo najmanje dva dana. Ova bi tehnika mogla biti korisna za inženjering umjetnog tkiva. Tkiva se mogu mučiti s rastom zbog nedostatka kisika, ali dodavanje stanica s kloroplastima moglo bi omogućiti opskrbu kisikom i energijom kroz izlaganje svjetlosti i fotosintezu.

Želite li biti na solarni pogon? Što ako vam, poput biljaka ili algi, samo izležavanje na suncu može pomoći da dobijete energiju (i to ne samo zbog svog vitamina D)? Možda se čini kao znanstvena fantastika, ali neke su životinje već iskoristile ovaj izvrstan trik. Divovske školjke, na primjer, žive u simbiozi s algama. Alge sadrže kloroplaste i tako mogu fotosintetizirati svjetlost u hranu i kisik. Dok su školjke dom za alge, alge daju energiju koja pomaže njihovim domaćinima da napreduju.

Međutim, za razliku od biljaka i algi, životinjske stanice ne sadrže kloroplaste. To je bilo do sada, jer su istraživači pokazali da je moguće funkcionalno kombinirati to dvoje.

"Koliko mi znamo, ovo je prvo prijavljeno otkrivanje fotosintetskog transporta elektrona u kloroplastima implantiranim u životinjske stanice", rekao je profesor Sachihiro Matsunaga sa Sveučilišta u Tokiju, dopisni autor istraživačkog rada. "Fotosintetski prijenos elektrona stvara kemijsku energiju i neophodan je za brojne funkcije stanica u biljkama i algama. Mislili smo da će kloroplaste probaviti životinjske stanice unutar nekoliko sati nakon uvođenja. Međutim, otkrili smo da su nastavili funkcionirati do dva dana i da je došlo do prijenosa elektrona fotosintetske aktivnosti."

Tim je ubacio kloroplaste iz crvenih algi u kultivirane stanice dobivene iz hrčaka. Istraživači su ispitivali strukturu kloroplasta unutar stanica pomoću nekoliko tehnika snimanja, uključujući konfokalnu mikroskopiju, mikroskopiju superrezolucije i elektronsku mikroskopiju. Također su izmjerili i potvrdili da se prijenos elektrona fotosintetske aktivnosti odvija pomoću svjetlosnih impulsa (tehnika koja se naziva fluorometrija modulacije amplitude pulsa).

"Vjerujemo da će ovaj rad biti koristan za inženjering staničnih tkiva", rekao je Matsunaga. "Laboratorijski uzgojena tkiva, poput umjetnih organa, umjetnog mesa i listova kože, sačinjena su od više slojeva stanica. Međutim, postoji problem što se ne mogu povećati zbog hipoksije (niske razine kisika) unutar tkiva, što sprječava diobu stanica. Miješanjem u stanicama ugrađenim u kloroplaste, kisik bi se mogao opskrbljivati ​​stanicama putem fotosinteze, svjetlosnim zračenjem, čime bi se poboljšali uvjeti unutar tkiva kako bi se omogućio rast", objasnio je japanski istraživač.

Tim nastavlja svoje istraživanje o stvaranju "planimalnih" stanica koje mogu pružiti životinjama korisna svojstva biljaka. U ovoj je studiji utvrđeno da su životinjske stanice koje sadrže kloroplaste imale povećanu stopu rasta stanica, što sugerira da su kloroplasti bili izvor ugljika (gorivo) za stanice domaćina. Istraživači sugeriraju da bi buduće studije mogle istražiti procese uključene u izmjenu tvari između stanice domaćina i kloroplasta, kao i koje se dodatne tvari proizvode. 

Matsunaga je rekao: “Očekujemo da planimalne stanice budu stanice koje mijenjaju igru, a koje nam u budućnosti mogu pomoći u postizanju 'zelene transformacije' u ugljično neutralnije društvo. Nastavit ćemo razvijati inovativne biotehnologije s ciljem ostvarenja održivog društva i smanjenja emisije ugljičnog dioksida.”