ჩრდილოეთ კაროლინის უნივერსიტეტის მკვლევარებმა ლაბორატორიაში წარმატებით ააშენეს ფუნქციური ხელოვნური უჯრედები დაპროგრამებული დნმ-ით, რომლებიც იქცევიან როგორც ცოცხალი. ფრიმენის ლაბორატორიამ შექმნა უჯრედები ფუნქციური ციტოჩონჩხებით ახალი მიდგომის გამოყენებით, რომელიც გვერდის ავლით ბუნებრივ ცილებს.
რონიტ ფრიმენმა და მისმა გუნდმა აჩვენეს თავიანთი წარმატება დნმ-ისა და ცილების, სიცოცხლის ფუნდამენტური სამშენებლო ბლოკების მანიპულირებაში, რათა შექმნან ხელოვნური უჯრედები, რომლებიც ძალიან ჰგავს ადამიანის სხეულში არსებულ უჯრედებს. ფრიმენის თქმით, სინთეზური უჯრედები სტაბილური იყო 50°C ტემპერატურაზეც კი. ეს ხსნის "არაჩვეულებრივი შესაძლებლობების მქონე უჯრედების წარმოების შესაძლებლობას ადამიანის სიცოცხლისთვის ჩვეულებრივ შეუფერებელ გარემოში".
იმის ნაცვლად, რომ შექმნას მასალები, რომლებიც გაგრძელდება, ფრიმენი ამბობს, რომ მათი მასალები იქმნება დავალების შესასრულებლად - შეასრულოს გარკვეული ფუნქცია, შემდეგ კი მოდიფიცირებულია ახალი ფუნქციის შესასრულებლად. ამ მიღწევას აქვს მნიშვნელოვანი პერსპექტივა რეგენერაციული მედიცინის, წამლების მიწოდების მეთოდებისა და დიაგნოსტიკური ტექნოლოგიების განვითარებისთვის. „ამ აღმოჩენის წყალობით, ჩვენ შეგვიძლია ვიფიქროთ ინჟინერულ ქსოვილებზე ან ქსოვილებზე, რომლებიც შეიძლება მგრძნობიარე იყოს გარემოს ცვლილებებზე და დინამიურად მოიქცეს“, - ამბობს ფრიმანი.
უჯრედები და ქსოვილები ეყრდნობიან პროტეინებს სხვადასხვა ამოცანების შესასრულებლად და სასიცოცხლო სტრუქტურების შესაქმნელად. ერთ-ერთი ასეთი სტრუქტურა, ციტოჩონჩხი, ემსახურება უჯრედის ჩარჩოს, რაც საშუალებას აძლევს მას სწორად იმოქმედოს. ციტოჩონჩხი გადამწყვეტია უჯრედის ფორმის შესანარჩუნებლად და გარემოზე რეაგირებისთვის. ჯგუფმა შექმნა ხელოვნური უჯრედები ფუნქციური ციტოჩონჩხებით ახალი მიდგომის გამოყენებით, რომელიც გვერდის ავლით ბუნებრივ ცილებს. მათ შეიმუშავეს მოწინავე ტექნოლოგია, რომელსაც ეწოდება დაპროგრამებული პეპტიდური დნმ ტექნოლოგია. ეს მეთოდი ორგანიზებას უწევს პეპტიდებს, ცილების ძირითად სამშენებლო ბლოკებს და დამუშავებულ გენეტიკურ მასალას შორის თანამშრომლობას ციტოჩონჩხის შესაქმნელად. შედეგად, ამ ტექნოლოგიურ უჯრედებს შეუძლიათ თავიანთი ფორმის ადაპტირება და გარემოს სიგნალებზე რეაგირება, რაც ასახავს სინთეზური ბიოლოგიის გასაოცარ პოტენციალს.
„დნმ ჩვეულებრივ არ ჩნდება ციტოჩონჩხში. ჩვენ ხელახლა დავგეგმეთ დნმ-ის თანმიმდევრობა ისე, რომ ის იმოქმედოს როგორც არქიტექტურული მასალა, აკავშირებს პეპტიდებს ერთმანეთთან“, - თქვა ფრიმენმა. როგორც კი ეს დაპროგრამებული მასალა წვეთ წყალში მოთავსდა, სტრუქტურებმა ფორმა მიიღეს.
დნმ-ის დაპროგრამების ეს უპრეცედენტო უნარი მეცნიერებს აძლევს შესაძლებლობას შექმნან სპეციფიკური მიზნებისთვის მორგებული უჯრედები და არეგულირონ ამ უჯრედების რეაქცია გარე სტრესებზე. მიუხედავად იმისა, რომ Freeman Lab-ში შექმნილ სინთეზურ უჯრედებს არ გააჩნიათ ცოცხალი უჯრედების სირთულე, ისინი გვთავაზობენ პროგნოზირებადობის დონეს და გამძლეობას მკაცრი პირობების მიმართ, როგორიცაა ექსტრემალური ტემპერატურა.
იმის ნაცვლად, რომ ფოკუსირება მოახდინოს გამძლე მასალების შექმნაზე, ფრიმენი ხაზს უსვამს ამ უჯრედების ადაპტირებას - ისინი შექმნილია გარკვეული ფუნქციების შესასრულებლად და შემდეგ ახალ ამოცანებთან ადაპტაციისთვის.
სხვადასხვა პეპტიდის ან დნმ-ის კონსტრუქციების ინკორპორირებით, ეს მასალები შეიძლება მორგებული იყოს ქსოვილებში ან ქსოვილებში უჯრედების დასაპროგრამებლად. ასეთი მრავალფეროვნება ხსნის სხვა სინთეზურ უჯრედულ ტექნოლოგიებთან ინტეგრაციის შესაძლებლობებს, პოტენციურად რევოლუციას ისეთ სფეროებში, როგორიცაა ბიოტექნოლოგია და მედიცინა.
„ეს კვლევა გვეხმარება გავიგოთ, რისგან შედგება ცხოვრება“, ამბობს ფრიმანი. „ეს სინთეზური უჯრედის ტექნოლოგია საშუალებას მოგვცემს არა მხოლოდ გავიმეოროთ ის, რასაც ბუნება აკეთებს, არამედ შევქმნათ მასალები, რომლებიც აღემატება ბიოლოგიურს.
ასევე წაიკითხეთ: