Naučnici stvaraju programabilne veštačke ćelije koje oponašaju žive ćelije
U prekretnici koja zamagljuje granicu između prirodnog i sintetičkog sveta, naučnici u UNC-Chapel Hill konstruisali su veštačke ćelije koje oponašaju ponašanje živih ćelija. Ovo revolucionarno dostignuće, prvo u analima nauke, moglo bi da otvori nove granice u regenerativnoj medicini, isporuci lekova i medicinskoj dijagnostici.
„Sa ovim otkrićem, možemo da zamislimo inženjerske tkanine ili tkiva koja mogu biti osetljiva na promene u svom okruženju i ponašati se na dinamičan način“, kaže Friman, čija je laboratorija na Odeljenju za primenjene fizičke nauke UNC College of Arts and Sciences, u saopštenju za medije.
Ćelije i tkiva se sastoje od proteina koji se formiraju zajedno za obavljanje različitih zadataka i stvaranje struktura. U jezgru svake ćelije leži citoskelet — dinamična, proteinima bogata skela koja ćeliji daje njenu strukturu i fleksibilnost. Bez ovog vitalnog okvira, ćelije bi bile samo amorfne mrlje, nesposobne da se dele, migriraju ili obavljaju bilo koji od svojih osnovnih zadataka. Savladavajući konstrukciju veštačkih citoskeleta, Frimanov tim je razbio osnovni kod ćelijske arhitekture.
Njihovo otkriće, objavljeno u časopisu Nature Chemistry, došlo je kroz genijalnu mešavinu DNK nanotehnologije i proteinskog inženjerstva. Koristeći „programabilni“ sistem koji usmerava blokove za građenje aminokiselina u specifične sekvence, istraživači su mogli da nateraju isečke genetskog materijala da se sami sastavljaju u strukturirane rešetke nalik proteinima koje su sposobne da menjaju svoje oblike – ponašajući se čudno kao prirodni citoskeleti.
TikTok najavljuje cenzuru „dezinformacija“ i „teorija zavere“ https://t.co/20gWI5yOUS
— Nulta Tačka (@NultaTackaSrb) April 25, 2024
„DNK se obično ne pojavljuje u citoskeletu“, objašnjava Friman. „Reprogramirali smo sekvence DNK tako da deluje kao arhitektonski materijal, povezujući peptide zajedno. Jednom kada je ovaj programirani materijal stavljen u kapljicu vode, strukture su dobile oblik.“
Sposobnost programiranja DNK na ovaj način znači da naučnici mogu da stvore ćelije sposobne da služe specifičnim funkcijama, pa čak i da fino podese ćelijske odgovore na spoljne stresore. Iako su žive ćelije složenije od sintetičkih koje je stvorila Frimanova laboratorija, one su takođe mnogo nepredvidljivije i podložnije neprijateljskim okruženjima, kao što su visoke temperature.
„Sintetičke ćelije su bile stabilne čak i na 50 stepeni, otvarajući mogućnost proizvodnje ćelija sa izuzetnim mogućnostima u okruženjima koja su inače neprikladna za ljudski život“, komentariše Friman.
Za razliku od toga da su „napravljeni da traju“, Friman opisuje njihove materijale kao „napravljene za zadatak“, što znači da su sposobni da obavljaju određenu funkciju, a zatim da se modifikuju da služe novoj funkciji. Njihova upotreba i primena se mogu prilagoditi dodavanjem različitih dizajna peptida ili DNK za programiranje ćelija u materijalima kao što su tkanine ili tkiva. Ti novi materijali se zatim mogu integrisati sa drugim tehnologijama sintetičkih ćelija. Neke potencijalne aplikacije mogu revolucionisati oblasti poput biotehnologije i medicine.
„Ovo istraživanje nam pomaže da razumemo šta čini život“, zaključuje Friman. „Ova tehnologija sintetičkih ćelija neće nam samo omogućiti da reprodukujemo ono što priroda radi, već i da napravimo materijale koji prevazilaze biologiju.
