Cercetătorii de la Universitatea din Carolina de Nord din Chapel Hill au construit cu succes celule artificiale funcționale în laborator cu ADN programat care se comportă ca cele vii. Laboratorul Freeman a proiectat celule cu citoschelete funcționale folosind o nouă abordare care ocolește proteinele naturale.
Ronit Freeman și echipa ei și-au demonstrat succesul în manipularea ADN-ului și a proteinelor, elementele fundamentale ale vieții, pentru a crea celule artificiale care seamănă foarte mult cu cele găsite în corpul uman. Potrivit lui Freeman, celulele sintetice au fost stabile chiar și la o temperatură de 50° C. Acest lucru deschide „posibilitatea de a produce celule cu capacități extraordinare în medii în mod normal nepotrivite vieții umane”.
În loc să creezi materiale care să reziste, Freeman spune, că materialele lor sunt create pentru o sarcină - îndeplinesc o anumită funcție și apoi sunt modificate pentru a îndeplini o nouă funcție. Această realizare are perspective semnificative pentru dezvoltarea medicinei regenerative, a metodelor de administrare a medicamentelor și a tehnologiilor de diagnosticare. „Datorită acestei descoperiri, ne putem gândi la țesături sau țesături proiectate care pot fi sensibile la schimbările din mediu și se pot comporta dinamic”, spune Freeman.
Celulele și țesuturile se bazează pe proteine pentru a îndeplini diverse sarcini și pentru a construi structuri vitale. O astfel de structură, citoscheletul, servește drept cadru pentru celulă, permițându-i să funcționeze corect. Citoscheletul este esențial pentru menținerea formei celulei și facilitarea răspunsurilor la mediu. Echipa a conceput celule artificiale cu citoschelete funcționale folosind o abordare nouă care ocolește proteinele naturale. Ei au dezvoltat o tehnologie avansată numită tehnologie ADN-ului peptidic programat. Această metodă organizează cooperarea între peptide, blocurile de bază ale proteinelor și materialul genetic procesat pentru a construi citoscheletul. Ca rezultat, aceste celule proiectate își pot adapta forma și pot răspunde la semnalele de mediu, demonstrând potențialul remarcabil al biologiei sintetice.
„ADN-ul nu apare în mod normal în citoschelet. Am reprogramat secvența de ADN astfel încât să acționeze ca un material arhitectural, legând peptidele împreună”, a spus Freeman. „Odată ce acest material programat a fost plasat într-o picătură de apă, structurile au luat formă”.
Această capacitate fără precedent de a programa ADN-ul oferă oamenilor de știință capacitatea de a crea celule adaptate pentru scopuri specifice și chiar de a reglementa răspunsul acestor celule la stresul extern. Deși celulele sintetice create în Freeman Lab nu au complexitatea celulelor vii, ele oferă un nivel de predictibilitate și rezistență la condiții dure, cum ar fi temperaturile extreme.
În loc să se concentreze pe crearea de materiale durabile, Freeman subliniază adaptabilitatea acestor celule – ele sunt concepute pentru a îndeplini anumite funcții și apoi se adaptează la noi sarcini.
Prin încorporarea diferitelor construcții de peptide sau ADN, aceste materiale pot fi adaptate pentru a programa celulele din țesuturi sau țesuturi. O astfel de versatilitate deschide oportunități de integrare cu alte tehnologii cu celule sintetice, potențial revoluționând domenii precum biotehnologia și medicina.
„Această cercetare ne ajută să înțelegem din ce este făcută viața”, spune Freeman. „Această tehnologie celulară sintetică ne va permite nu numai să reproducem ceea ce face natura, ci și să creăm materiale superioare celor biologice”.
Citeste si: