Istraživači sa Univerziteta Sjeverne Karoline u Chapel Hillu uspješno su konstruirali funkcionalne umjetne ćelije u laboratoriji sa programiranim DNK koje se ponašaju kao žive. Laboratorija Freeman je konstruirala ćelije s funkcionalnim citoskeletima koristeći novi pristup koji zaobilazi prirodne proteine.
Ronit Freeman i njen tim pokazali su svoj uspjeh u manipuliranju DNK i proteinima, osnovnim građevnim blokovima života, kako bi stvorili umjetne ćelije koje su vrlo slične onima koje se nalaze u ljudskom tijelu. Prema Freemanu, sintetičke ćelije su bile stabilne čak i na temperaturi od 50°C. To otvara "mogućnost proizvodnje ćelija sa izvanrednim sposobnostima u sredinama koje su inače neprikladne za ljudski život".
Umjesto stvaranja materijala koji će trajati, Freeman kaže, da su njihovi materijali kreirani za zadatak - obavljaju određenu funkciju, a zatim se modificiraju za obavljanje nove funkcije. Ovo dostignuće ima značajne izglede za razvoj regenerativne medicine, metoda isporuke lijekova i dijagnostičkih tehnologija. "Zahvaljujući ovom otkriću, možemo razmišljati o dizajniranim tkaninama ili tkaninama koje mogu biti osjetljive na promjene u okruženju i ponašati se dinamično", kaže Freeman.
Ćelije i tkiva se oslanjaju na proteine za obavljanje različitih zadataka i izgradnju vitalnih struktura. Jedna takva struktura, citoskelet, služi kao okvir za ćeliju, omogućavajući joj da pravilno funkcionira. Citoskelet je kritičan za održavanje oblika ćelije i olakšavanje odgovora na okolinu. Tim je konstruirao umjetne stanice s funkcionalnim citoskeletima koristeći novi pristup koji zaobilazi prirodne proteine. Razvili su naprednu tehnologiju nazvanu tehnologija programirane peptidne DNK. Ova metoda organizira saradnju između peptida, osnovnih građevnih blokova proteina, i obrađenog genetskog materijala za izgradnju citoskeleta. Kao rezultat toga, ove konstruirane ćelije mogu prilagoditi svoj oblik i odgovoriti na signale iz okoline, pokazujući izuzetan potencijal sintetičke biologije.
“DNK se normalno ne pojavljuje u citoskeletu. Reprogramirali smo sekvencu DNK tako da djeluje kao arhitektonski materijal, vežući peptide zajedno”, rekao je Freeman. "Kada je ovaj programirani materijal stavljen u kap vode, strukture su dobile oblik."
Ova neviđena sposobnost programiranja DNK daje naučnicima mogućnost da kreiraju ćelije skrojene za specifične svrhe, pa čak i regulišu odgovor ovih ćelija na vanjske stresove. Iako sintetičke ćelije stvorene u laboratoriji Freeman nemaju kompleksnost živih ćelija, one nude nivo predvidljivosti i otpornosti na oštre uslove kao što su ekstremne temperature.
Umjesto da se fokusira na stvaranje izdržljivih materijala, Freeman naglašava prilagodljivost ovih ćelija – one su dizajnirane da obavljaju određene funkcije, a zatim se prilagođavaju novim zadacima.
Ugrađivanjem različitih peptidnih ili DNK konstrukcija, ovi materijali se mogu prilagoditi za programiranje ćelija u tkivima ili tkivima. Takva svestranost otvara mogućnosti za integraciju sa drugim tehnologijama sintetičkih ćelija, potencijalno revolucionirajući polja kao što su biotehnologija i medicina.
„Ovo istraživanje nam pomaže da shvatimo od čega se sastoji život“, kaže Freeman. "Ova tehnologija sintetičkih ćelija omogućit će nam ne samo da repliciramo ono što priroda radi, već i da stvorimo materijale koji su superiorniji od bioloških."
Pročitajte također:
Ostavite odgovor