A BME kutatóinak sikerült mesterségesen, külső tényezők nélkül, belső kémiai reakcióval sejtosztódást elérniük, ezzel közelebb kerültünk a valódi sejteket jól utánzó mesterséges sejtek megalkotásához. A mesterséges sejteket a gyógyszeriparban, hatóanyagok továbbításához használják. A magyar kutatók felfedezése segíthet megérteni az első élő sejtek keletkezését.
Az utóbbi években a tudósok egyre többet foglalkoznak olyan kutatásokkal, melyek mikro- és makroszkopikus méretű és a környezettől elkülönülő belső résszel rendelkező kémiai objektumok vizsgálatával foglalkoznak. A kémikusok és biológusok egyik álma, hogy megalkossák az úgynevezett mesterséges vagy minimális sejtet.
Lagzi István a Budapesti Műszaki Egyetemről és kollégája Derényi Imre, az Eötvös Loránd Tudományegyetemről, újabb lépést tettek a mesterséges sejt megalkotása felé: kémiai folyamattal, úgynevezett pH-óra-reakcióval sikerült zsírsavcseppet külső behatások nélkül osztódásra bírniuk.
A mesterséges sejt tág fogalom: olyan kémiai objektum, amelynek működése egy vagy több szempontból képes utánozni az elő sejtet. Az ilyen mesterséges sejtek állhatnak nanorészecskékből vagy liposzómákból. A lényeg, hogy jól körülhatárolt membránjuk van, ami elválasztja a belső részt a környezettől. Ahhoz, hogy valamit mesterséges sejtnek nevezzünk, nem kell osztódnia; elég, ha más tulajdonságában hasonlít az elő sejthez. Legtöbbször ezeket a mesterséges sejteket gyógyszerhatóanyag továbbításra használják.
Az egyik, alapból csak élő sejtekre jellemző tulajdonság az osztódás képessége. A BME kutatói azonban elkészítettek egy olyan kémiai rendszert, ami képes az osztódásra. Hasonló mesterséges sejttel 2011-ben már más kutatók próbálkoznak, de ott az osztódáshoz még külső beavatkozás kellett.
A magyar kutatók által létrehozott mesterséges sejt két részből áll: egy pár milliméter sugarú zsírsavcseppből, ami egy vízfelületen úszik, és benne kialakított vizes közegű magból, aminek a térfogata körülbelül nyolc mikroliter. A zsírsavcsepp magja speciális, úgynevezett pH-óra-reakciót tartalmaz: ez olyan reakció, amiben a kémhatás semlegesből (pH = 7) nem azonnal változik lúgossá (pH = 10), hanem késleltetve, egy kis idő, körülbelül 20-30 másodperc elteltével. Ekkor azonban a kémhatás megváltozása pillanatszerű. A megoldás fontos jellemzője, hogy ez a reakció magától, külső behatás nélkül megy végbe – ez újszerű az eddigi, hasonló kutatásokhoz képest.
A kutatók által mesterségesen előidézett, fenti videón látható osztódás több részből áll:
A kutatók kísérletében az osztódás azért indul be, mert zsírcsepp belsejében a kémhatás megugrik. A megugrás időpontja a pH-óra-reakció kiindulási anyagainak mennyiségével pár perces intervallumban szabályozható.
A harmadik fázisban látható jelenség, a Plateau–Rayleigh-instabilitás a hétköznapokból is ismerős lehet: a folyadékok dinamikájának általános tulajdonságáról van szó, amit szabad szemmel is megfigyelhetünk. Például a csöpögő vízcsapoknál lecseppenő vízcsepp is ilyen: amikor a csepp elkezd elválni a csaptól, kialakul a nyaka, és megnyúlik. Ha a csap átmérője elég nagy, a csepp Plateau–Rayleigh-instabilitáson megy át, és az eredeti nagy csepp csupa csöpp cseppecskékre szakad.
A másik hétköznapi példa a férfiak álló vizelése: a vizeletsugár nagyjából 15 centiméter után ér el Plateau–Rayleigh-instabilitást, ekkor vizeletcseppekre szakad, ami jelentős fröccsenést okoz a felületen. Ellenben, ha a sugár elér a felületig, amíg stabil (azaz pl. lepisiljük a piszoárt), a fröccsenés elkerülhető. A mostani kutatásban az osztódás során a zsírsavcsepp az instabilitás után legnagyobb valószínűséggel két egyenlő nagyságú részre osztódott.
A magyar kutatók eredmény azért jelentős, mert ez az első olyan kémiai rendszer, ahol az osztódást nem külső környezeti hatások idézik elő, például a hőmérséklet változása, hanem a „sejt" belsejében magától végbemenő folyamatok, jelen esetben kémiai reakció.
A kísérlet korlátja, hogy az osztódás után a zsírsavcseppek nem rendelkeznek maggal, így többszöri osztódásra már nem képesek, azonban ez az eredmény egy fontos kapocs lehet az élő és élettelen világ között, és közelebb vihet minket az első osztódásra képes, elő sejtek keletkezéséhez.
Ezenkívül az ilyen jellegű kutatások áttörést hozhatnak a gyógyszeriparban: ha sikerül olyan mesterséges sejtet megalkotni, amiben gyógyszer van, és tud az emberi testben osztódni, a hatóanyaggal együtt, teljesen új gyógyászat jöhet.