Tutkijat luovat ohjelmoitavia keinotekoisia soluja, jotka jäljittelevät eläviä soluja
3 min read
Pikalinkki tähän artikkeliin: https://publication-x.com/d42u
UNC-Chapel Hillin tiedemiehet ovat rakentaneet keinotekoisia soluja, jotka jäljittelevät elävien solujen käyttäytymistä, mikä on virstanpylväs, joka hämärtää luonnollisen ja synteettisen maailman välistä rajaa. Tämä uraauurtava saavutus, joka on ensimmäinen tieteen historiassa, voi avata uusia rajoja regeneratiivisen lääketieteen, lääkkeiden annostelun ja lääketieteellisen diagnostiikan alalla.
“Tämän löydön ansiosta voimme ajatella suunnittelevamme kankaita tai kudoksia, jotka voivat olla herkkiä ympäristönsä muutoksille ja käyttäytyä dynaamisesti”, sanoo Freeman, jonka laboratorio kuuluu UNC College of Arts and Sciencesin sovellettujen fysiikan tieteiden osastoon, tiedotusvälineille antamassaan tiedotteessa.
Solut ja kudokset koostuvat proteiineista, jotka muodostavat yhdessä erilaisia tehtäviä ja rakenteita. Jokaisen solun ytimessä on sytoskeletti – dynaaminen, proteiinipitoinen teline, joka antaa solulle sen rakenteen ja joustavuuden. Ilman tätä elintärkeää runkoa solut olisivat pelkkiä amorfisia möhkäleitä, jotka eivät pystyisi jakautumaan, vaeltamaan tai suorittamaan mitään olennaisia tehtäviään. Freemanin ryhmä on ratkaissut solujen arkkitehtuurin peruskoodin hallitsemalla keinotekoisten sytorakenteiden rakentamisen.
Nature Chemistry -lehdessä julkaistu läpimurto syntyi DNA-nanoteknologian ja proteiinitekniikan nerokkaan yhdistelmän avulla. Käyttämällä “ohjelmoitavaa” järjestelmää, joka ohjaa aminohappojen rakennuspalikoita tiettyihin sekvensseihin, tutkijat pystyivät saamaan geneettisen materiaalin pätkät kasaantumaan rakenteellisiksi, proteiinien kaltaisiksi ristikoiksi, jotka kykenevät muuttamaan muotoaan ja käyttäytymään kuin luonnolliset sytoskeletit.
“DNA ei normaalisti esiinny sytoskeletissä”, Freeman selittää. “Ohjelmoimme DNA:n sekvenssit uudelleen niin, että se toimii arkkitehtuurimateriaalina, joka sitoo peptidit yhteen. Kun tämä ohjelmoitu materiaali laitettiin vesipisaraan, rakenteet saivat muodon.”
Kyky ohjelmoida DNA:ta tällä tavoin tarkoittaa, että tutkijat voivat luoda soluja, jotka pystyvät hoitamaan tiettyjä toimintoja ja jopa hienosäätämään solujen reaktioita ulkoisiin stressitekijöihin. Vaikka elävät solut ovat monimutkaisempia kuin Freemanin laboratorion luomat synteettiset solut, ne ovat myös paljon arvaamattomampia ja alttiimpia vihamielisille ympäristöille, kuten koville lämpötiloille.
“Synteettiset solut olivat vakaita jopa 122 celsiusasteen lämpötilassa, mikä avaa mahdollisuuden valmistaa soluja, joilla on poikkeuksellisia kykyjä ympäristöissä, jotka eivät yleensä sovellu ihmiselämälle”, Freeman kommentoi.
Freeman kuvailee materiaalejaan “tehtävään tehdyiksi”, toisin kuin “kestämään”, eli ne kykenevät suorittamaan tietyn tehtävän ja muokkaamaan itseään uuden tehtävän suorittamiseksi. Niiden käyttöä ja käyttöä voidaan muokata lisäämällä erilaisia peptidi- tai DNA-malleja, joilla ohjelmoidaan soluja materiaaleissa, kuten kankaissa tai kudoksissa. Nämä uudet materiaalit voidaan sitten integroida muihin synteettisiin soluteknologioihin. Jotkin mahdolliset sovellukset voivat mullistaa biotekniikan ja lääketieteen kaltaisia aloja.
“Tämä tutkimus auttaa meitä ymmärtämään, mistä elämä syntyy”, Freeman toteaa. “Synteettisen soluteknologian avulla voimme paitsi jäljentää luonnon toimintaa myös valmistaa biologian ylittäviä materiaaleja.”
