A Chapel Hill-i Észak-Karolinai Egyetem kutatói sikeresen létrehoztak funkcionális mesterséges sejteket a laboratóriumban olyan programozott DNS-sel, amelyek élő sejtekhez hasonlóan viselkednek. A Freeman laboratórium funkcionális citoszkeletonokkal rendelkező sejteket alakított ki egy új megközelítéssel, amely megkerüli a természetesen előforduló fehérjéket.
Ronit Freeman és csapata bizonyította sikerét az élet alapvető építőkövei, a DNS és a fehérjék manipulálásában, hogy olyan mesterséges sejteket hozzanak létre, amelyek nagyon hasonlítanak az emberi testben találhatóakhoz. Freeman szerint a szintetikus sejtek még 50°C-os hőmérsékleten is stabilak voltak. Ez megnyitja "lehetőségét rendkívüli képességekkel rendelkező sejtek előállítására olyan környezetben, amely általában alkalmatlan az emberi életre".
Ahelyett, hogy tartós anyagokat hozna létre, Freeman mondja, hogy anyagaik egy feladathoz jönnek létre - egy bizonyos funkciót látnak el, majd módosulnak egy új funkció ellátására. Ez az eredmény a regeneratív medicina, a gyógyszeradagolási módszerek és a diagnosztikai technológiák fejlődése szempontjából jelentős kilátásokat rejt magában. "Ennek a felfedezésnek köszönhetően olyan szövetekre gondolhatunk, amelyek érzékenyek lehetnek a környezet változásaira és dinamikusan viselkednek" - mondja Freeman.
A sejtek és szövetek a fehérjékre támaszkodnak különféle feladatok elvégzéséhez és létfontosságú struktúrák felépítéséhez. Az egyik ilyen szerkezet, a citoszkeleton a sejt vázaként szolgál, lehetővé téve a megfelelő működést. A citoszkeleton kritikus fontosságú a sejt alakjának megőrzésében és a környezetre adott válaszok elősegítésében. A csapat mesterséges sejteket alakított ki funkcionális citoszkeletonokkal, olyan új megközelítéssel, amely megkerüli a természetes fehérjéket. Kifejlesztettek egy fejlett technológiát, az úgynevezett programozott peptid DNS-technológiát. Ez a módszer együttműködést szervez a peptidek, a fehérjék alapvető építőkövei és a feldolgozott genetikai anyag között a citoszkeleton felépítéséhez. Ennek eredményeként ezek a módosított sejtek képesek adaptálni alakjukat és reagálni a környezeti jelekre, bizonyítva a szintetikus biológia figyelemre méltó lehetőségét.
„A DNS általában nem jelenik meg a citoszkeletonban. Átprogramoztuk a DNS-szekvenciát, hogy az építészeti anyagként működjön, és összekapcsolja a peptideket” – mondta Freeman. "Miután ezt a programozott anyagot egy csepp vízbe helyezték, a szerkezetek formát öltöttek."
A DNS programozásának ez a példátlan képessége lehetővé teszi a tudósok számára, hogy meghatározott célokra szabott sejteket hozzanak létre, sőt szabályozzák ezeknek a sejteknek a külső stresszre adott válaszát. Bár a Freeman Lab-ban létrehozott szintetikus sejtekből hiányzik az élő sejtek összetettsége, bizonyos szintű kiszámíthatóságot és ellenálló képességet biztosítanak a zord körülményekkel, például szélsőséges hőmérsékletekkel szemben.
Ahelyett, hogy a tartós anyagok létrehozására összpontosítana, Freeman e cellák alkalmazkodóképességét hangsúlyozza – bizonyos funkciók elvégzésére, majd az új feladatokhoz való alkalmazkodásra tervezték.
Különböző peptid- vagy DNS-konstrukciók beépítésével ezek az anyagok testreszabhatók a szövetekben vagy szövetekben lévő sejtek programozására. Ez a sokoldalúság lehetőséget nyit a más szintetikus sejttechnológiákkal való integrációra, ami forradalmasíthatja az olyan területeket, mint a biotechnológia és az orvostudomány.
"Ez a kutatás segít megérteni, miből áll az élet" - mondja Freeman. "Ez a szintetikus sejttechnológia nemcsak azt teszi lehetővé, hogy megismételjük azt, amit a természet művel, hanem olyan anyagok létrehozását is, amelyek felülmúlják a biológiai anyagokat."
Olvassa el még: