Истраживачи са Универзитета Северне Каролине у Чепел Хилу успешно су конструисали функционалне вештачке ћелије у лабораторији са програмираним ДНК које се понашају као живе. Фриманова лабораторија је конструисала ћелије са функционалним цитоскелетима користећи нови приступ који заобилази природне протеине.
Ронит Фрееман и њен тим показали су свој успех у манипулисању ДНК и протеинима, основним грађевинским блоковима живота, како би створили вештачке ћелије које су веома сличне онима које се налазе у људском телу. Према Фриману, синтетичке ћелије су биле стабилне чак и на температури од 50° Ц. То отвара „могућност производње ћелија са изузетним способностима у срединама које су иначе неприкладне за људски живот“.
Уместо стварања материјала који ће трајати, Фрееман рецимо, да су њихови материјали креирани за задатак - обављају одређену функцију, а затим су модификовани да обављају нову функцију. Ово достигнуће има значајне изгледе за развој регенеративне медицине, метода испоруке лекова и дијагностичких технологија. „Захваљујући овом открићу, можемо размишљати о пројектованим тканинама или тканинама које могу бити осетљиве на промене у окружењу и динамично се понашати“, каже Фриман.
Ћелије и ткива се ослањају на протеине за обављање различитих задатака и изградњу виталних структура. Једна таква структура, цитоскелет, служи као оквир за ћелију, омогућавајући јој да правилно функционише. Цитоскелет је критичан за одржавање облика ћелије и олакшавање одговора на околину. Тим је конструисао вештачке ћелије са функционалним цитоскелетима користећи нови приступ који заобилази природне протеине. Они су развили напредну технологију под називом технологија програмиране пептидне ДНК. Овај метод организује сарадњу између пептида, основних грађевних блокова протеина, и обрађеног генетског материјала за изградњу цитоскелета. Као резултат, ове конструисане ћелије могу да прилагоде свој облик и реагују на сигнале околине, показујући изузетан потенцијал синтетичке биологије.
„ДНК се нормално не појављује у цитоскелету. Репрограмирали смо ДНК секвенцу тако да делује као архитектонски материјал, везујући пептиде заједно“, рекао је Фриман. "Када је овај програмирани материјал стављен у кап воде, структуре су добиле облик."
Ова невиђена способност програмирања ДНК даје научницима могућност да креирају ћелије скројене за специфичне сврхе, па чак и да регулишу одговор ових ћелија на спољашње стресове. Иако синтетичким ћелијама створеним у лабораторији Фрееман недостаје сложеност живих ћелија, оне нуде ниво предвидљивости и отпорности на оштре услове као што су екстремне температуре.
Уместо да се фокусира на стварање издржљивих материјала, Фрееман наглашава прилагодљивост ових ћелија – оне су дизајниране да обављају одређене функције, а затим се прилагођавају новим задацима.
Уграђивањем различитих пептидних или ДНК конструкција, ови материјали могу бити прилагођени програмирању ћелија у ткивима или ткивима. Ова свестраност отвара могућности за интеграцију са другим технологијама синтетичких ћелија, потенцијално револуционирајући поља као што су биотехнологија и медицина.
„Ово истраживање нам помаже да разумемо од чега се састоји живот“, каже Фриман. „Ова технологија синтетичких ћелија ће нам омогућити не само да реплицирамо оно што природа ради, већ и да створимо материјале који су супериорнији од биолошких.
Прочитајте такође: