Tyrėjai iš Šiaurės Karolinos universiteto Chapel Hill laboratorijoje sėkmingai sukonstravo funkcines dirbtines ląsteles su užprogramuota DNR, kurios elgiasi kaip gyvos. „Freeman“ laboratorija sukūrė ląsteles su funkciniais citoskeletais, naudodama naują metodą, kuris apeina natūraliai atsirandančius baltymus.
Ronit Freeman ir jos komanda įrodė savo sėkmę manipuliuodami DNR ir baltymais, pagrindiniais gyvybės elementais, kad sukurtų dirbtines ląsteles, labai panašias į tas, kurios yra žmogaus kūne. Anot Freemano, sintetinės ląstelės buvo stabilios net esant 50° C temperatūrai. Tai atveria „galimybę gaminti ląsteles su nepaprastomis galimybėmis aplinkoje, kuri paprastai nėra tinkama žmogaus gyvenimui“.
Užuot kūrę medžiagas, kurios truks, Freeman sako, kad jų medžiagos yra sukurtos užduočiai atlikti – atlikti tam tikrą funkciją, o vėliau modifikuojamos, kad atliktų naują funkciją. Šis pasiekimas turi reikšmingų perspektyvų regeneracinės medicinos, vaistų pristatymo metodų ir diagnostikos technologijų plėtrai. „Šio atradimo dėka galime galvoti apie sukonstruotus audinius arba audinius, kurie gali būti jautrūs aplinkos pokyčiams ir elgtis dinamiškai“, – sako Freemanas.
Ląstelės ir audiniai remiasi baltymais, kad galėtų atlikti įvairias užduotis ir kurti gyvybiškai svarbias struktūras. Viena iš tokių struktūrų, citoskeletas, tarnauja kaip ląstelės karkasas, leidžiantis tinkamai veikti. Citoskeletas yra labai svarbus norint išlaikyti ląstelių formą ir palengvinti atsaką į aplinką. Komanda sukūrė dirbtines ląsteles su funkciniais citoskeletais, naudodama naują metodą, kuris apeina natūralius baltymus. Jie sukūrė pažangią technologiją, vadinamą programuotos peptidinės DNR technologija. Šis metodas organizuoja bendradarbiavimą tarp peptidų, pagrindinių baltymų statybinių blokų ir apdorotos genetinės medžiagos, kad būtų sukurtas citoskeletas. Dėl to šios inžinerijos būdu sukurtos ląstelės gali pritaikyti savo formą ir reaguoti į aplinkos signalus, parodydamos nepaprastą sintetinės biologijos potencialą.
„DNR paprastai neatsiranda citoskelete. Mes perprogramavome DNR seką, kad ji veiktų kaip architektūrinė medžiaga, surišanti peptidus“, – sakė Freemanas. „Kai ši užprogramuota medžiaga buvo patalpinta į vandens lašą, konstrukcijos įgavo formą.
Šis precedento neturintis gebėjimas programuoti DNR suteikia mokslininkams galimybę sukurti ląsteles, pritaikytas konkretiems tikslams, ir netgi reguliuoti šių ląstelių reakciją į išorinius įtempius. Nors Freeman laboratorijoje sukurtoms sintetinėms ląstelėms trūksta gyvų ląstelių sudėtingumo, jos pasižymi nuspėjamumu ir atsparumu atšiaurioms sąlygoms, pavyzdžiui, ekstremalioms temperatūroms.
Užuot sutelkęs dėmesį į ilgaamžių medžiagų kūrimą, Freemanas pabrėžia šių ląstelių pritaikomumą – jos skirtos atlikti tam tikras funkcijas, o vėliau prisitaikyti prie naujų užduočių.
Įtraukiant skirtingus peptidus arba DNR konstrukcijas, šios medžiagos gali būti pritaikytos programuoti ląsteles audiniuose ar audiniuose. Šis universalumas atveria galimybes integracijai su kitomis sintetinių ląstelių technologijomis ir gali sukelti perversmą tokiose srityse kaip biotechnologijos ir medicina.
"Šis tyrimas padeda mums suprasti, iš ko susideda gyvenimas", - sako Freemanas. „Ši sintetinių ląstelių technologija leis mums ne tik atkartoti tai, ką daro gamta, bet ir sukurti medžiagas, pranašesnes už biologines.
Taip pat skaitykite: