Be biologijos: dinaminių sintetinių ląstelių kūrimas naudojant programuojamą DNR

Be biologijos: dinaminių sintetinių ląstelių kūrimas naudojant programuojamą DNR

Naujame tyrime, paskelbtame mNatūrali chemija, UNC-Chapel Hill tyrinėtoja Ronit Freeman ir jos kolegos aprašo veiksmus, kurių jie ėmėsi manipuliuodami DNR ir baltymais -; esminiai gyvenimo elementai -; sukurti ląsteles, kurios atrodo ir elgiasi kaip kūno ląstelės. Šis pasiekimas yra pirmasis šioje srityje ir turi įtakos pastangoms regeneracinės medicinos, vaistų tiekimo sistemų ir diagnostikos priemonių srityse.

„Su šiuo atradimu galime įsivaizduoti medžiagų ar audinių, kurie yra jautrūs aplinkos pokyčiams ir gali elgtis dinamiškai, konstrukciją“, - sako Freemanas, kurio laboratorija yra UNC menų ir mokslų kolegijos Taikomųjų fizinių mokslų katedroje.

Ląstelės ir audiniai sudaryti iš baltymų, kurie susijungia atlikti užduotis ir formuoti struktūras. Baltymai yra būtini norint suformuoti ląstelės karkasą, vadinamą citoskeletu. Be jų ląstelės negalėtų funkcionuoti. Citoskeletas leidžia ląstelėms būti lanksčioms tiek savo forma, tiek reaguoti į aplinką.

Nenaudodama natūralių baltymų, „Freeman Lab“ sukūrė ląsteles su funkciniais citoskeletais, kurie gali pakeisti formą ir reaguoti į aplinką. Norėdami tai padaryti, jie panaudojo naują programuojamą peptidų-DNR technologiją, kuri verčia peptidus, baltymų statybinius blokus ir pertvarkytą genetinę medžiagą, dirbti kartu, kad sudarytų citoskeletą.

DNR paprastai nerandama citoskelete. Mes perprogramavome DNR sekas, kad veiktų kaip architektūrinė medžiaga, susiejanti peptidus. Kai ši užprogramuota medžiaga buvo patalpinta į vandens lašą, konstrukcijos pradėjo formuotis.

Ronit Freeman, UNC-Chapel Hill tyrinėtojas

Galimybė programuoti DNR tokiu būdu reiškia, kad mokslininkai gali sukurti ląsteles, atliekančias specifines funkcijas ir netgi tiksliai sureguliuoti ląstelės reakciją į išorinius stresorius. Nors gyvos ląstelės yra sudėtingesnės nei Freeman Lab sukurtos sintetinės ląstelės, jos taip pat yra labiau nenuspėjamos ir pažeidžiamos atšiaurioje aplinkoje, pavyzdžiui, ekstremaliose temperatūrose.

„Sintetinės ląstelės buvo stabilios net esant 122 laipsnių pagal Farenheitą, o tai atvėrė galimybę gaminti ląsteles su nepaprastomis galimybėmis aplinkoje, kuri paprastai nėra tinkama žmogaus gyvenimui“, - sako Freemanas.

Užuot kūrusi medžiagas, sukurtas ilgam, Freeman sako, kad jos medžiagos yra pritaikytos tam tikslui -; Atlikite konkrečią funkciją ir pakeiskite save, kad atliktumėte naują funkciją. Jų taikymas gali būti pritaikytas pridedant skirtingus peptidų arba DNR dizainus, kad būtų galima programuoti ląsteles tokiose medžiagose kaip audiniai ar audiniai. Šios naujos medžiagos gali būti integruotos į kitas sintetinių ląstelių technologijas, kurios gali būti pritaikytos tokiose srityse kaip biotechnologijos ir medicina.

"Šis tyrimas padeda mums suprasti, kas yra gyvenimas", - sako Freemanas. „Ši sintetinių ląstelių technologija ne tik leis mums atkurti tai, ką daro gamta, bet ir sukurti medžiagas, kurios pranoksta biologiją.

Šaltiniai: