Dincolo de biologie: crearea de celule sintetice dinamice cu ADN programabil

Dincolo de biologie: crearea de celule sintetice dinamice cu ADN programabil

Într-un nou studiu publicat înChimie naturală, cercetătorul UNC-Chapel Hill Ronit Freeman și colegii ei descriu pașii pe care i-au luat pentru a manipula ADN-ul și proteinele -; blocuri esențiale ale vieții -; pentru a crea celule care arată și se comportă ca celulele corpului. Această realizare este o premieră în domeniu și are implicații pentru eforturile în medicina regenerativă, sistemele de administrare a medicamentelor și instrumentele de diagnosticare.

„Cu această descoperire, ne putem imagina construcția de materiale sau țesuturi care sunt sensibile la schimbările din mediul lor și se pot comporta dinamic”, spune Freeman, al cărui laborator se află în Departamentul de Științe Fizice Aplicate din Colegiul de Arte și Științe UNC.

Celulele și țesuturile sunt formate din proteine ​​care se unesc pentru a îndeplini sarcini și pentru a forma structuri. Proteinele sunt esențiale pentru formarea cadrului unei celule, numit citoschelet. Fără ele, celulele nu ar putea funcționa. Citoscheletul permite celulelor să fie flexibile, atât ca formă, cât și ca răspuns la mediul lor.

Fără a folosi proteine ​​naturale, Freeman Lab a construit celule cu citoschelete funcționale care își pot schimba forma și pot răspunde la mediul lor. Pentru a face acest lucru, au folosit o nouă tehnologie programabilă de peptide-ADN care face ca peptidele, blocurile de construcție ale proteinelor și materialul genetic reutilizat să lucreze împreună pentru a forma un citoschelet.

ADN-ul nu se găsește în mod normal într-un citoschelet. Am reprogramat secvențele de ADN pentru a acționa ca material arhitectural, legând peptidele între ele. Odată ce acest material programat a fost plasat într-o picătură de apă, structurile au început să prindă contur.

Ronit Freeman, cercetător, UNC-Chapel Hill

Capacitatea de a programa ADN-ul în acest fel înseamnă că oamenii de știință pot crea celule care îndeplinesc funcții specifice și chiar pot regla fin răspunsul celulei la factorii de stres externi. În timp ce celulele vii sunt mai complexe decât celulele sintetice create de Freeman Lab, ele sunt, de asemenea, mai imprevizibile și vulnerabile la medii dure, cum ar fi temperaturile extreme.

„Celulele sintetice au fost stabile chiar și la 122 de grade Fahrenheit, deschizând posibilitatea de a produce celule cu capacități extraordinare în medii în mod normal nepotrivite vieții umane”, spune Freeman.

În loc să creeze materiale concepute să reziste, Freeman spune că materialele ei sunt adaptate scopului -; Efectuați o anumită funcție și apoi schimbați-vă pentru a efectua o nouă funcție. Aplicația lor poate fi personalizată prin adăugarea de diferite modele de peptide sau ADN pentru a programa celulele în materiale precum țesături sau țesuturi. Aceste noi materiale pot fi integrate în alte tehnologii cu celule sintetice, toate cu aplicații potențiale care ar putea revoluționa domenii precum biotehnologia și medicina.

„Această cercetare ne ajută să înțelegem ce reprezintă viața”, spune Freeman. „Această tehnologie celulară sintetică nu ne va permite doar să reproducem ceea ce face natura, ci și să creăm materiale care depășesc biologia.”

Surse: