Künstliche Zellen nehmen Gestalt an

Proteine für die medizinische Verwendung züchten

US-Forscher haben primitive bakterienähnliche Zellen geschaffen. Diese synthetischen Zellen sind nicht wirklich am Leben, denn sie können sich nicht replizieren oder entwickeln. Aber sie können tagelang am laufenden Band Proteine produzieren, die zur Medikamentenproduktion eingesetzt werden könnten. Vincent Noireaux und Albert Libchaber von der Rockefeller Universität in New York ist es gelungen, einen Teil der molekularen Maschinerie einer Zelle in einer künstlichen, bakteriengroßen Membran zu verpacken. Diese Membran kann durchlöchert werden, so dass Nährstoffe und energiereiche Moleküle aus der Umgebung in die Zelle gelangen können.

Diese Protozellen enthalten die erforderliche Maschinerie um Proteine aus ihren unverarbeiteten Bestandteilen, den Aminosäuren, zu generieren. Damit könnten sie als Miniatur-Fabriken dienen, um Proteine für die industrielle und medizinische Verwendung herzustellen. Solche Proteine, beispielsweise Insulin, werden routinemäßig von genetisch erzeugten Bakterien produziert. Künstliche Zellen wären viel einfachere Protein-Fabriken. Fertige Mixturen der Biomoleküle, die eine Zelle für die Proteinproduktion benötigt, sind im Handel erhältlich. Sie werden von Bakterien wie Escherichia Coli extrahiert. Diese Mixturen können spezifische Proteine erzeugen, aber sie arbeiten nur etwa zwei Stunden, wenn sie nicht kontinuierlich mit Rohmaterialien versorgt und von Abfallprodukten gereinigt werden.

Noireaux und Libchaber haben mikroskopische Tröpfchen des Zellenextrakts mit Öl umgeben, um eine den natürlichen Zellen nachempfundene Zellwand zu schaffen. Seifenähnliche Moleküle, die Phospholipide genannt werden, umgeben die Oberfläche dieser Tröpfchen so wie emulgierende Wirkstoffe die Tröpfchen in einem Salat-Dressing umhüllen und sie so vor einem Verschmelzen bewahren. Dann umgaben die Forscher die Tröpfchen mit einer zweiten Schicht von Phospholipiden. Um das Verhalten der Zellen zu beobachten, integrierten die Wissenschaftler DNA, die ein fluoreszierendes Protein kodiert. Wenn die Zellen dieses Protein produzierten, begannen sie zu leuchten. Während dem herkömmlichen Zellenextrakt nach zwei Stunden die Luft ausging, erhielt die Membranhülle das System mehr als doppelt so lang „am Leben“.

David Deamer, Chemiker an der Universität von Kalifornien in Santa Cruz, bezeichnete die Arbeit als großen Schritt vorwärts. Noireaux und Libchaber arbeiten nun daran, Moleküle an den Wänden der Protozellen anzubringen, die die Membranen zusammendrücken, so dass sich die Zellen teilen, so wie Bakterien. Das könnte der erste Schritt dabei sein, künstliche Zellen zu entwickeln, die sich replizieren.