Vedcom z University of North Carolina v Chapel Hill sa podarilo v laboratóriu úspešne skonštruovať funkčné umelé bunky s naprogramovanou DNA, ktoré sa správajú ako živé. Freemanovo laboratórium vytvorilo bunky s funkčnými cytoskeletmi pomocou nového prístupu, ktorý obchádza prirodzene sa vyskytujúce proteíny.
Ronit Freeman a jej tím preukázali svoj úspech pri manipulácii s DNA a proteínmi, základnými stavebnými kameňmi života, s cieľom vytvoriť umelé bunky, ktoré sa veľmi podobajú tým, ktoré sa nachádzajú v ľudskom tele. Podľa Freemana boli syntetické bunky stabilné aj pri teplote 50° C. To otvára „možnosť výroby buniek s mimoriadnymi schopnosťami v prostrediach bežne nevhodných pre ľudský život“.
Namiesto vytvárania materiálov, ktoré vydržia, Freeman hovorí, že ich materiály sú vytvorené pre úlohu – plnia určitú funkciu, a potom sú upravené tak, aby plnili novú funkciu. Tento úspech má významné vyhliadky na rozvoj regeneratívnej medicíny, metód podávania liekov a diagnostických technológií. "Vďaka tomuto objavu môžeme uvažovať o umelých tkaninách alebo tkaninách, ktoré môžu byť citlivé na zmeny v prostredí a správať sa dynamicky," hovorí Freeman.
Bunky a tkanivá sa spoliehajú na proteíny pri vykonávaní rôznych úloh a budovaní životne dôležitých štruktúr. Jedna takáto štruktúra, cytoskelet, slúži ako kostra pre bunku, ktorá jej umožňuje správne fungovať. Cytoskelet je rozhodujúci pre udržanie tvaru bunky a uľahčenie reakcií na prostredie. Tím vytvoril umelé bunky s funkčnými cytoskeletmi pomocou nového prístupu, ktorý obchádza prirodzené proteíny. Vyvinuli pokročilú technológiu nazývanú technológia programovanej peptidovej DNA. Táto metóda organizuje spoluprácu medzi peptidmi, základnými stavebnými kameňmi bielkovín a spracovaným genetickým materiálom na stavbu cytoskeletu. Výsledkom je, že tieto upravené bunky môžu prispôsobiť svoj tvar a reagovať na signály z prostredia, čo dokazuje pozoruhodný potenciál syntetickej biológie.
„DNA sa normálne neobjavuje v cytoskelete. Preprogramovali sme sekvenciu DNA tak, aby fungovala ako architektonický materiál, ktorý spája peptidy,“ povedal Freeman. "Akonáhle bol tento naprogramovaný materiál umiestnený do kvapky vody, štruktúry nadobudli tvar."
Táto bezprecedentná schopnosť programovať DNA dáva vedcom schopnosť vytvárať bunky prispôsobené na špecifické účely a dokonca regulovať reakciu týchto buniek na vonkajšie stresy. Hoci syntetickým bunkám vytvoreným vo Freeman Lab chýba komplexnosť živých buniek, ponúkajú úroveň predvídateľnosti a odolnosti voči drsným podmienkam, ako sú extrémne teploty.
Namiesto toho, aby sa zameral na vytváranie odolných materiálov, Freeman zdôrazňuje prispôsobivosť týchto buniek – sú navrhnuté tak, aby vykonávali určité funkcie a následne sa prispôsobovali novým úlohám.
Začlenením rôznych peptidových alebo DNA konštruktov môžu byť tieto materiály prispôsobené na programovanie buniek v tkanivách alebo tkanivách. Takáto všestrannosť otvára príležitosti na integráciu s inými technológiami syntetických buniek, čo môže spôsobiť revolúciu v oblastiach, ako sú biotechnológie a medicína.
„Tento výskum nám pomáha pochopiť, z čoho sa skladá život,“ hovorí Freeman. "Táto technológia syntetických buniek nám umožní nielen replikovať to, čo robí príroda, ale aj vytvárať materiály, ktoré sú lepšie ako biologické."
Prečítajte si tiež: