Zellen sind die Grundeinheiten des Lebens und bilden als einzelne Zellen und mehrzellige Organismen die Vielfalt aller Lebewesen auf der Erde. Um besser zu verstehen, wie Zellen die wesentlichen Funktionen des Lebens erfüllen, haben Wissenschaftler mit der Entwicklung synthetischer Zellen begonnen – nicht lebende Teile der zellulären Biochemie, die in eine Membran eingewickelt sind und bestimmte biologische Prozesse nachahmen.
Die Entwicklung synthetischer Zellen könnte eines Tages die Antwort auf die Entwicklung neuer Methoden zur Bekämpfung von Krankheiten, die Unterstützung langfristiger bemannter Raumflüge und ein besseres Verständnis der Ursprünge des Lebens auf der Erde sein.
In einem Papier veröffentlicht vor kurzem in ACS Synthetische Biologie, skizzieren Forscher die potenziellen Chancen, die die Entwicklung synthetischer Zellen eröffnen könnte, und die Herausforderungen, die in dieser bahnbrechenden Forschung vor uns liegen. Sie stellen außerdem einen Fahrplan vor, um Innovationen in diesem faszinierenden Bereich anzuregen und zu leiten.
„Das Potenzial dieses Feldes ist unglaublich“, sagte Lynn Rothschild, die Hauptautorin des Artikels und Astrobiologin am Ames Research Center der NASA im kalifornischen Silicon Valley. „Es ist ein Privileg, diese Gruppe bei der Erstellung dessen geleitet zu haben, was unserer Vorstellung nach ein Gründungsdokument sein wird, eine Ressource, die dieses Feld vorantreiben wird.“
Die Entwicklung synthetischer Zellen könnte weitreichende Vorteile für die Menschheit haben. Die Analyse der Feinheiten, die beim Aufbau einer Zelle eine Rolle spielen, könnte Forschern helfen, besser zu verstehen, wie sich Zellen ursprünglich entwickelt haben, oder die Tür zur Schaffung neuer Lebensformen öffnen, die raueren Umgebungen wie Strahlung oder eisigen Temperaturen besser standhalten können.
Diese Innovationen könnten auch zu Fortschritten in den Lebensmittel- und Medizinwissenschaften führen – zu einer effizienteren Lebensmittelproduktion, der Erkennung von Schadstoffen bei der Herstellung oder der Entwicklung neuartiger Zellfunktionen, die als neue Therapien für chronische Krankheiten und sogar für die Transplantation synthetischer Organe dienen.
Der Bau synthetischer Zellen könnte auch einige der größten Fragen der NASA zur Möglichkeit von Leben außerhalb der Erde beantworten.
„Die Herausforderung, synthetische Zellen zu schaffen, gibt Aufschluss darüber, ob wir allein im Universum sind“, sagte Rothschild. „Wir beginnen, Fähigkeiten zu entwickeln, um nicht nur synthetische Analoga des Lebens zu schaffen, wie es auf der Erde geschehen sein könnte, sondern auch Wege zu Leben zu erwägen, das sich auf anderen Planeten bilden könnte.“
Während die Forschung zur Entwicklung synthetischer Zellen fortgesetzt wird, sieht Rothschild Möglichkeiten, unser Verständnis der Komplexität des natürlichen Lebens zu erweitern.
„Das Leben ist eine erstaunliche Sache. Wir nutzen ständig die Fähigkeiten von Zellen – wir bauen Häuser aus Holz, wir verwenden Leder in unseren Schuhen, wir atmen Sauerstoff. Das Leben hat eine erstaunliche Präzision, und wenn man sie nutzen kann, ist es unglaublich, was wir tun.“ erreichen konnte.“
Mehr Informationen:
Lynn J. Rothschild et al., Building Synthetic Cells – From the Technology Infrastructure to Cellular Entities, ACS Synthetische Biologie (2024). DOI: 10.1021/acssynbio.3c00724