Znajdź zawartość

Badacze z Uniwersytetu Harvarda twierdzą, że ułożone w stosy krążki papieru – nasączone żelem z zawieszonymi w nim komórkami – pozwolą lepiej zrozumieć, jak guzy i uszkodzona tkanka serca reagują na leki (Proceedings of the National Academy of Sciences). Chemik George Whitesides i jego zespół podkreślają, że ich zdaniem, metoda umożliwia też precyzyjniejsze dostosowanie terapii do pacjenta. Zazwyczaj komórki hoduje się na płaskich szalkach Petriego, co jak łatwo się domyślić, nie pozwala odzwierciedlić, jak są one ułożone w przestrzeni, czyli w ludzkim ciele. W zwykłych warunkach mamy do czynienia z gradientem stężeń, tzn. im dalej dana komórka znajduje się od głównego naczynia krwionośnego, tym mniej tlenu i składników odżywczych otrzymuje. W kulturach 2D nie ma tego zjawiska. Istnieje już trochę metod trójwymiarowej hodowli komórkowej, np. zaopatrzone w pułapki o kształcie litery U urządzenie Włochów z Istituto Superiore di Sanità, ale w większości przypadków są one czasochłonne i niezbyt dokładne. Specjaliści podkreślają, że po zakończeniu wzrostu trzeba hodowle np. pociąć, by określić ich wewnętrzną strukturę. To nie tylko zabija niektóre komórki, ale i jest wyjątkowo trudne. Co zatem zaproponowali Amerykanie? Wtryskiwali na jałową bibułę chromatograficzną żel z komórkami, m.in. komórkami ludzkiego nowotworu płuc, ludzkimi fibroblastami i mysimi komórkami odpornościowymi. Gdy wsiąkał on w papier, układano na sobie kolejne krążki - w sumie 8. Następnie podwieszano je w bogatym w tlen i składniki odżywcze bulionie (pożywce). Chcąc zobaczyć, co działo się z komórkami, wystarczyło rozdzielić bibuły. Wstępne oględziny wykazały, że te zlokalizowane w pobliżu centrum były dobrze odżywione, podczas gdy u tych z obwodu pojawiły się symptomy "wygłodzenia". Whitesides uważa, że papierowy model pozwoli badać choroby i stany związane z niedoborem tlenu bądź składników odżywczych, a więc np. tkanki serca po zawale. Nie wiemy, czy tkanka umiera z powodu braku tlenu lub kiedy przywracane jest pierwotne stężenie tlenu.

Ponieważ hipoteza zupy nie sprawdziła się przy wyjaśnianiu początków życia na Ziemi, Helen Hansma, biochemik z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara, zdecydowała się na inne kulinarne porównanie: kanapkę. Wg niej, przypominające ciasto francuskie warstwy pewnego minerału, miki, stworzyły idealne warunki dla formowania się istotnych dla życia substancji. Koncepcję wyjaśniającą powstanie życia procesem zagęszczania bulionu pierwotnego, w wyniku czego utworzyły się koacerwaty, sformułował w 1924 roku Aleksander Oparin. Teoria ta doczekała się wielu wersji. Ostatecznie nauka zna ją jako teorię Oparina-Haldana. Zgodnie z jej założeniami, życie to wynik ewolucji materii, wszystkie organizmy żywe wywodzą się od wspólnych przodków, a życie koncentruje się w koacerwatach, czyli układach względnie odgraniczonych od swojego otoczenia, które wymieniają z nim zarówno materię, jak i energię. Teoria ta zainspirowała wiele późniejszych koncepcji biogenezy. Hansma po raz pierwszy zaprezentowała swoje rozwiązanie zagadki pochodzenia życia na 47. dorocznym spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Biologii Komórkowej. Mika jest jak olbrzymia kanapka z milionami warstw, które przypominają kromki chleba. W zakątkach między nimi mogła się rozpocząć synteza istotnych dla życia związków. W dodatku blaszki miki stanowiły doskonałą ochronę. Hansma sądzi, że teoria bulionu nie wyznaczała dobrego miejsca, gdzie cząsteczki miałyby ze sobą reagować. Teoria pizzy już je uwzględniła. Miały się one formować na powierzchni naładowanych elektrycznie minerałów. Słabym punktem tej koncepcji jest jednak niewystarczające wyjaśnienie procesu łączenia się pierwotniejszych związków w RNA i inne kluczowe substancje. Teoria kanapki miała zapewnić powierzchnię reakcyjną (warstwę minerału) i substraty, które unosiły się w bulionie uwięzionym między blaszkami. Cały proces przebiegał w przestrzeni odgraniczonej strukturą miki. Skąd energia do przebiegu reakcji? Z przesuwania się warstw minerału, niewykluczone, że także z pływów oceanu czy promieniowania słonecznego. Hansma uważa, że jako pierwsza wykazała, czemu w naszych komórkach znajduje się tak dużo potasu. Mika jest bowiem uwodnionym krzemianem potasu. Na razie kalifornijski zespół przeprowadził tylko wstępne eksperymenty potwierdzające teorię. Pozostało jeszcze dużo pracy...