A biológián túl: Dinamikus szintetikus sejtek létrehozása programozható DNS-sel

A biológián túl: Dinamikus szintetikus sejtek létrehozása programozható DNS-sel

Egy új tanulmányban, amelyet ben publikáltakTermészetes kémia, Ronit Freeman, az UNC-Chapel Hill kutatója és munkatársai leírják a DNS és fehérjék manipulálása érdekében tett lépéseket -; az élet alapvető építőkövei -; hogy olyan sejteket hozzanak létre, amelyek úgy néznek ki és úgy viselkednek, mint a testsejtek. Ez az első eredmény ezen a területen, és kihat a regeneratív gyógyászat, a gyógyszeradagoló rendszerek és a diagnosztikai eszközök terén tett erőfeszítésekre.

"Ezzel a felfedezéssel olyan anyagok vagy szövetek felépítését képzelhetjük el, amelyek érzékenyek a környezetük változásaira és képesek dinamikusan viselkedni" - mondja Freeman, akinek laboratóriuma az UNC Művészeti és Tudományos Főiskola Alkalmazott Fizikai Tudományok Tanszékén található.

A sejtek és szövetek fehérjékből állnak, amelyek egyesülve feladatokat hajtanak végre és struktúrákat alkotnak. A fehérjék nélkülözhetetlenek a sejtváz, az úgynevezett citoszkeleton kialakításához. Nélkülük a sejtek nem működhetnének. A citoszkeleton lehetővé teszi a sejtek rugalmasságát mind alakjukban, mind a környezetükre adott válaszukban.

Természetes fehérjék használata nélkül a Freeman Lab olyan funkcionális citoszkeletonokkal rendelkező sejteket épített, amelyek képesek megváltoztatni alakjukat és reagálni a környezetükre. Ehhez egy új, programozható peptid-DNS technológiát alkalmaztak, amely a peptideket, a fehérjék építőköveit és az újrahasznosított genetikai anyagokat együttműködve citoszkeletont hoz létre.

A DNS általában nem található meg a citoszkeletonban. Átprogramoztuk a DNS-szekvenciákat, hogy építészeti anyagként működjenek, összekapcsolva a peptideket. Miután ezt a programozott anyagot egy csepp vízbe helyezték, a szerkezetek elkezdtek formát ölteni.

Ronit Freeman, az UNC-Chapel Hill kutatója

A DNS ilyen módon történő programozásának képessége azt jelenti, hogy a tudósok olyan sejteket hozhatnak létre, amelyek meghatározott funkciókat látnak el, és akár finomhangolhatják a sejt külső stresszhatásokra adott válaszát. Noha az élő sejtek összetettebbek, mint a Freeman Lab által létrehozott szintetikus sejtek, ugyanakkor kiszámíthatatlanabbak és érzékenyebbek a zord környezetekre, például a szélsőséges hőmérsékletekre is.

"A szintetikus sejtek még 122 Fahrenheit-fokon is stabilak voltak, így lehetőség nyílt rendkívüli képességekkel rendelkező sejtek előállítására olyan környezetben, amelyek általában alkalmatlanok az emberi életre" - mondja Freeman.

Ahelyett, hogy tartósnak tervezett anyagokat hozna létre, Freeman azt mondja, hogy az anyagait a célnak megfelelően alakították ki -; Végezzen el egy adott funkciót, majd változtassa meg magát egy új funkció végrehajtására. Alkalmazásuk testreszabható különböző peptid- vagy DNS-tervek hozzáadásával a sejtek programozására olyan anyagokban, mint a szövetek vagy szövetek. Ezek az új anyagok beépíthetők más szintetikus sejttechnológiákba, amelyek mindegyike olyan potenciális alkalmazásokkal rendelkezik, amelyek forradalmasíthatják az olyan területeket, mint a biotechnológia és az orvostudomány.

"Ez a kutatás segít megérteni, mi az élet" - mondja Freeman. „Ez a szintetikus sejttechnológia nemcsak azt teszi lehetővé, hogy reprodukáljuk azt, amit a természet, hanem olyan anyagokat is létrehozhatunk, amelyek felülmúlják a biológiát.”

Források: