Istraživači sa Sveučilišta Sjeverne Karoline u Chapel Hillu uspješno su u laboratoriju konstruirali funkcionalne umjetne stanice s programiranom DNK koje se ponašaju kao žive. Laboratorij Freeman je projektirao stanice s funkcionalnim citoskeletima koristeći novi pristup koji zaobilazi proteine koji se prirodno pojavljuju.
Ronit Freeman i njezin tim pokazali su svoj uspjeh u manipuliranju DNK i proteinima, temeljnim građevnim blokovima života, kako bi stvorili umjetne stanice koje su vrlo slične onima koje se nalaze u ljudskom tijelu. Prema Freemanu, sintetičke stanice bile su stabilne čak i na temperaturi od 50°C. To otvara "mogućnost proizvodnje stanica s izvanrednim sposobnostima u okruženjima koja su inače neprikladna za ljudski život."
Umjesto stvaranja materijala koji će trajati, Freeman reći, da su njihovi materijali stvoreni za zadatak - obavljaju određenu funkciju, a zatim se modificiraju za obavljanje nove funkcije. Ovo postignuće ima značajne izglede za razvoj regenerativne medicine, metoda isporuke lijekova i dijagnostičkih tehnologija. "Zahvaljujući ovom otkriću, možemo razmišljati o projektiranim tkaninama ili tkaninama koje mogu biti osjetljive na promjene u okolišu i ponašati se dinamično", kaže Freeman.
Stanice i tkiva oslanjaju se na proteine za obavljanje raznih zadataka i izgradnju vitalnih struktura. Jedna takva struktura, citoskelet, služi kao okvir za stanicu, omogućujući joj pravilno funkcioniranje. Citoskelet je ključan za održavanje oblika stanice i olakšavanje odgovora na okoliš. Tim je izradio umjetne stanice s funkcionalnim citoskeletima koristeći novi pristup koji zaobilazi prirodne proteine. Razvili su naprednu tehnologiju koja se zove tehnologija programirane peptidne DNK. Ova metoda organizira suradnju između peptida, osnovnih gradivnih blokova proteina, i obrađenog genetskog materijala za izgradnju citoskeleta. Kao rezultat toga, ove projektirane stanice mogu prilagoditi svoj oblik i reagirati na signale iz okoliša, pokazujući izvanredan potencijal sintetičke biologije.
“DNK se obično ne pojavljuje u citoskeletu. Reprogramirali smo sekvencu DNK tako da djeluje kao arhitektonski materijal, povezujući peptide zajedno,” rekao je Freeman. "Kada je ovaj programirani materijal stavljen u kap vode, strukture su poprimile oblik."
Ova neviđena mogućnost programiranja DNK daje znanstvenicima mogućnost stvaranja stanica skrojenih za specifične svrhe, pa čak i reguliranja odgovora tih stanica na vanjski stres. Iako sintetičke stanice stvorene u Freeman Labu nemaju složenost živih stanica, one nude određenu razinu predvidljivosti i otpornosti na teške uvjete kao što su ekstremne temperature.
Umjesto da se fokusira na stvaranje trajnih materijala, Freeman naglašava prilagodljivost ovih stanica – one su dizajnirane za obavljanje određenih funkcija, a zatim se prilagođavaju novim zadacima.
Ugradnjom različitih peptidnih ili DNA konstrukata, ti se materijali mogu prilagoditi za programiranje stanica u tkivima ili tkivima. Takva svestranost otvara mogućnosti za integraciju s drugim tehnologijama sintetskih stanica, potencijalno revolucionirajući polja kao što su biotehnologija i medicina.
"Ovo istraživanje nam pomaže razumjeti od čega se sastoji život", kaže Freeman. "Ova tehnologija sintetičkih stanica omogućit će nam ne samo repliciranje onoga što priroda radi, već i stvaranje materijala koji su superiorniji od bioloških."
Pročitajte također: