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Oskar Staufer diseña sistemas sintéticos para explorar la biología del cáncer.
Oskar Staufer desarrolló vesículas sintéticas para estudiar la biología de las células cancerosas. Después de cargar las vesículas (magenta) con una enzima que reduce los niveles de especies reactivas de oxígeno, las introdujo en células de cáncer de mama humano (verdes; núcleos marcados en cian).
OSKAR STAUFER
Los sistemas naturales son heterogéneos y variables, lo que complica los esfuerzos de los científicos por dar sentido a sus observaciones. Por el contrario, los sistemas sintéticos proporcionan una plataforma altamente controlable para explorar el mundo natural. Con este fin, los científicos están creando dobles sintéticos de células y orgánulos basados en lípidos para plantear preguntas fundamentales sobre biología.
Oscar Staufer, biofísico del Instituto Leibniz de Nuevos Materiales, utiliza la biología sintética para estudiar el cáncer y el entorno inmunológico de los tumores. El cáncer es un sistema desregulado. El cuerpo pierde el control sobre la proliferación y el entorno inmunológico que rodea a la célula. “A un nivel fundamental, la idea es recuperar el control sobre los mecanismos reguladores dentro de las células cancerosas”, dijo Staufer. Aquí es donde las vesículas sintéticas entran en escena.
Para generar estas estructuras artificiales, Staufer desarrolló un microfluidos-mecánico basado plataforma que divide un cóctel de lípidos en gotitas o vesículas más pequeñas de agua en aceite.1 Con aproximadamente dos micrómetros de diámetro, estas vesículas sintéticas son lo suficientemente pequeñas como para entrar en una célula pero lo suficientemente grandes como para transportar cargas considerables, como alto concentraciones de una enzima.
Para investigar un elemento de la regulación de las células cancerosas, Staufer cargó sus vesículas sintéticas con una enzima que reduce los niveles de especies de oxígeno reactivas (ROS)moléculas de señalización que abundan en las células cancerosas y dan forma al microambiente del tumor.2,3 Luego, modificando la composición lipídica y la rigidez de la membrana, creó una vesícula que las células naturales recogen fácilmente mediante endocitosis. Una vez dentro de la célula de adenocarcinoma derivada de la glándula mamaria, que se muestra en la imagen de arriba en verde, las vesículas sintéticas, que se muestran en magenta, redujeron los niveles de ROS, imitando así la funcionalidad natural de los peroxisomas, que son orgánulos especializados que llevan a cabo reacciones oxidativas.
Las tecnologías de vesículas sintéticas todavía están en su infancia, y Staufer señaló: “Sólo estamos tratando de descubrir cómo interactúan entre sí la materia viva y la no viva”.
Referencias
- Staufer O, et al. Biomateriales. 2020;264:120203.
- Staufer O, et al. Pequeño. 2020;16(27):e1906424.
- Perillo B, et al. Exp. Mol Med. 52(2):192-203.