Cercetătorii au utilizat un tip de nanoparticule special concepute pentru a permite bacteriilor să comunice cu celulele de drojdie prin „traducerea” mesajelor chimice dintr-o formă în alta. Este pentru prima dată când celule din diferite regnuri ale vieții au interacționat în acest fel, iar conceptul ar putea fi folosit în diverse domenii, precum medicină și agricultură.
Antoni Llopis Lorente și colegii acestuia din cadrul Universității de Tehnologie Eindhoven din Olanda au dezvoltat o particulă care poate procesa un semnal chimic produs de o celulă E. coli, adică o bacterie, și poate elibera o substanță chimică pe care o celulă de drojdie (Saccharomyces cerevisiae), adică o ciupercă, o poate înțelege.
Deși în cadrul studiilor anterioare au fost folosite nanoparticule pentru a permite celulelor să interacționeze între ele, acest lucru nu a fost realizat niciodată între diferite regnuri ale vieții.
Echipa a inițiat comunicarea prin adăugarea de lactoză în mediul de creștere al celulelor. Celulele E. coli au răspuns la substanță prin secretarea unei enzime care descompune lactoza în galactoză și glucoză.
Nanoparticulele, care au un diametru de aproximativ 100 de nanometri, transformă glucoza în acid gluconic, provocând o scădere a pH-ului. Acest lucru face ca porii din nanoparticulă să se deschidă și să elibereze fleomicină, un mesager chimic conținut în interiorul acestora, care poate fi detectat de drojdie. Celulele de drojdie au fost proiectate pentru a produce o proteină fluorescentă ca răspuns la semnal, astfel încât acestea să înceapă să strălucească atunci când a avut loc comunicarea.
„În prezent, interacțiunea funcționează doar într-o singură direcție. Nanoparticulele nu pot traduce semnalele chimice produse de drojdie într-o formă pe care o celulă de E. coli ar putea să o înțeleagă”, a declarat Lorente.
Pentru moment, tehnologia se află în stadiile incipiente de dezvoltar, iar Lorente subliniază faptul că studiul este doar o dovadă a conceptului. Totuși, el este de părere că există numeroase aplicații potențiale. De exemplu, nanoparticulele ar putea permite plantelor atacate de dăunători să ceară ajutor de la ciupercile care produc pesticide.
Lorente a declarat că următorul pas este reprezentat de utilizarea acestor nanoparticule într-o cascadă mai lungă de interacțiuni, care să se extindă dincolo de comunicarea dintre doar două celule.
„O mare parte din robustețea vieții provine din capacitatea diverselor colective celulare de a comunica și de a-și coordona acțiunile. Până acum, a fost aproape imposibil să reprogramăm în mod eficient aceste conversații celulare. Această cercetare schimbă totul și arată un mod prin care nanoparticulele pot traduce și redirecționa mesajele chimice între celulele din diferite regnuri ale vieții. O aplicație a tehnologiei ar putea fi în medicină. Aceasta ar putea fi utilizată pentru tratarea infecțiilor. Nanoparticulele ar putea fi folosite pentru a restabili canalele de comunicare, fie că sunt inter sau intra-regn, sau pentru a construi altele noi, care sunt accesibile pentru sistemul nostru imunitar”, a declarat Thomas Gorochowski din cadrul Universității Bristol din Marea Britanie.