Une étude révolutionnaire menée par des scientifiques de l'Université de Nankai révèle une nouvelle méthode de synthèse de points quantiques dans les noyaux de cellules vivantes. Cette technique, qui exploite les processus naturels de la cellule grâce au glutathion, ouvre la voie à des applications avancées en biologie synthétique, notamment la production de nanomédicaments et de nanorobots, en permettant une synthèse précise de matériaux inorganiques au niveau subcellulaire.
Une étude récente publiée dans la revue Revue scientifique nationale démontre la synthèse de points quantiques (QD) dans le noyau des cellules vivantes. La recherche a été menée par le Dr Hu Yusi, le professeur agrégé Wang Zhi-Gang et le professeur Pang Dai-Wen de l'Université de Nankai.
Au cours de l’étude de la synthèse des QD dans les cellules de mammifères, il a été constaté que le traitement au glutathion (GSH) augmentait la capacité réductrice de la cellule. Les QD générés n’étaient pas uniformément répartis au sein de la cellule mais concentrés dans une zone spécifique. Grâce à une série d’expériences, il a été confirmé que cette zone est bien le noyau cellulaire (comme le montre la figure). Le Dr Hu a déclaré : « C'est vraiment incroyable, presque incroyable. »
Comprendre les mécanismes moléculaires
Le Dr Hu et son mentor, le professeur Pang, ont tenté d'élucider le mécanisme moléculaire de la synthèse de points quantiques dans le noyau cellulaire. Il a été constaté que le GSH joue un rôle important. Il existe une protéine de transport du GSH, Bcl-2, sur le noyau, qui transporte le GSH dans le noyau en grande quantité, améliorant ainsi la capacité réductrice du noyau et favorisant la génération de précurseurs de Se. Dans le même temps, le GSH peut également exposer des groupes thiol sur les protéines, créant ainsi des conditions propices à la génération de précurseurs du cadmium. La combinaison de ces facteurs permet à terme la synthèse abondante de points quantiques dans le noyau cellulaire.
De gauche à droite, les images de fluorescence des QD, les images de fluorescence du colorant colorant le noyau et la fusion des deux. Cette figure montre qu'avec le traitement au GSH, les QD fluorescents ont été cultivés dans le noyau des cellules vivantes. Se' signifie Na2Référencement3; Cd' signifie CdCl2. Crédit : Science China Press
Le professeur Pang a déclaré : « C'est un résultat passionnant ; ce travail réalise la synthèse précise des QD dans les cellules vivantes au niveau subcellulaire. Il a poursuivi : « La recherche dans le domaine de la biologie synthétique se concentre principalement sur la synthèse de molécules organiques par des cellules vivantes grâce à la génétique inverse. Nous voyons rarement la synthèse cellulaire vivante de matériaux fonctionnels inorganiques. Notre étude n'implique pas de modifications génétiques complexes ; il réalise la synthèse cible de nanomatériaux fluorescents inorganiques dans les organites cellulaires simplement en régulant le contenu et la distribution du GSH dans la cellule. Cela répond au déficit de la biologie synthétique pour la synthèse de matériaux inorganiques.
Si la synthèse de matières organiques dans les cellules reste prédominante dans le domaine de la biosynthèse, ces recherches ouvrent sans doute la voie à la synthèse de matières inorganiques en biologie synthétique. Le professeur Pang a déclaré : « Chacune de nos avancées est un nouveau point de départ. Nous sommes convaincus que dans un avenir proche, nous pourrons utiliser la synthèse cellulaire pour produire des nanomédicaments, voire des nanorobots dans des organites spécifiques. De plus, nous pouvons transformer des cellules en supercellules, leur permettant ainsi de faire des choses inimaginables. »
