Дослідники з Університету Північної Кароліни в Чапел-Хілл успішно сконструювали в лабораторії функціональні штучні клітини з програмованою ДНК, які поводяться як живі. Лабораторія Фріман розробила клітини з функціональними цитоскелетами за допомогою нового підходу, який оминає природні білки.
Роніт Фріман та її команда продемонстрували свій успіх у маніпулюванні ДНК та білками, які є фундаментальними компонентами життя, з метою створення штучних клітин, які дуже схожі на ті, що містяться в людському організмі. За словами Фріман, синтетичні клітини були стабільними навіть при температурі 50° С. Це відкриває “можливість виробництва клітин з надзвичайними можливостями в середовищах, зазвичай непридатних для життя людини”.
Замість того, щоб створювати матеріали, які будуть довговічними, Фріман каже, що їхні матеріали створюються під завдання – виконують певну функцію, а потім модифікуються для виконання нової функції. Це досягнення має значні перспективи для розвитку регенеративної медицини, методів доставки ліків та діагностичних технологій. “Завдяки цьому відкриттю ми можемо думати про інженерні тканини або тканини, які можуть бути чутливими до змін у навколишньому середовищі і поводитися динамічно”, – стверджує Фріман.
Клітини і тканини покладаються на білки для виконання різних завдань і побудови життєво важливих структур. Одна з таких структур, цитоскелет, слугує каркасом клітини, що дозволяє їй функціонувати належним чином. Цитоскелет має вирішальне значення для підтримання форми клітини та полегшення реакції на навколишнє середовище. Команда розробила штучні клітини з функціональними цитоскелетами, використовуючи новий підхід, який оминає природні білки. Вони розробили передову технологію, яка називається технологія програмованої пептидної ДНК. Цей метод організовує співпрацю між пептидами, основними будівельними блоками білків, і переробленим генетичним матеріалом для побудови цитоскелету. В результаті ці сконструйовані клітини можуть адаптувати свою форму і реагувати на сигнали навколишнього середовища, демонструючи чудовий потенціал синтетичної біології.
“ДНК зазвичай не з’являється в цитоскелеті. Ми перепрограмували послідовності ДНК таким чином, щоб вона діяла як архітектурний матеріал, зв’язуючи пептиди разом”, – сказала Фріман. “Як тільки цей запрограмований матеріал був поміщений у краплю води, структури набули форми”.
Ця небачена раніше здатність програмувати ДНК дає вченим можливість створювати клітини, пристосовані для конкретних цілей, і навіть регулювати реакцію цих клітин на зовнішні стреси. Хоча синтетичним клітинам, створеним у Лабораторії Фрімен, бракує складності живих клітин, вони пропонують певний рівень передбачуваності та стійкості до суворих умов, таких як екстремальні температури.
Замість того, щоб зосередитися на створенні довговічних матеріалів, Фріман підкреслює адаптивність цих клітин – вони розроблені для виконання певних функцій, а потім пристосовуються до нових завдань.
Включаючи різні конструкції пептидів або ДНК, ці матеріали можуть бути налаштовані для програмування клітин у тканинах або тканинах. Така універсальність відкриває можливості для інтеграції з іншими синтетичними клітинними технологіями, що потенційно може зробити революцію в таких галузях, як біотехнології та медицина.
“Це дослідження допомагає нам зрозуміти, з чого складається життя, – каже Фріман. “Ця технологія синтетичних клітин дозволить нам не лише відтворювати те, що робить природа, але й створювати матеріали, які перевершують біологічні”.
Читайте також:
Leave a Reply