Chapel Hillis asuva Põhja-Carolina ülikooli teadlased on laboris edukalt konstrueerinud programmeeritud DNA-ga funktsionaalseid tehisrakke, mis käituvad nagu elusad rakud. Freemani labor on konstrueerinud rakke funktsionaalsete tsütoskelettidega, kasutades uut lähenemisviisi, mis läheb mööda looduslikult esinevatest valkudest.
Ronit Freeman ja tema meeskond on demonstreerinud oma edukust DNA ja valkude, elu põhielementide, manipuleerimisel, et luua tehisrakke, mis sarnanevad inimkehas leiduvatega. Freemani sõnul olid sünteetilised rakud stabiilsed isegi temperatuuril 50 °C. See avab "võimaluse toota erakordsete võimetega rakke keskkonnas, mis tavaliselt inimeluks ei sobi."
Selle asemel, et luua materjale, mis kestavad, Freeman ütleb, et nende materjalid on loodud mingi ülesande jaoks – täidavad teatud funktsiooni ja seejärel muudetakse neid uue funktsiooni täitmiseks. Sellel saavutusel on märkimisväärsed väljavaated regeneratiivse meditsiini, ravimite kohaletoimetamise meetodite ja diagnostikatehnoloogiate arendamiseks. "Tänu sellele avastusele saame mõelda konstrueeritud kangastele või kangastele, mis võivad olla tundlikud keskkonna muutuste suhtes ja käituda dünaamiliselt, " ütleb Freeman.
Rakud ja koed toetuvad erinevate ülesannete täitmiseks ja elutähtsate struktuuride ehitamiseks valkudele. Üks selline struktuur, tsütoskelett, toimib raku raamistikuna, võimaldades sellel korralikult toimida. Tsütoskelett on kriitilise tähtsusega raku kuju säilitamiseks ja keskkonnale reageerimise hõlbustamiseks. Meeskond konstrueeris funktsionaalsete tsütoskelettidega tehisrakke, kasutades uudset lähenemisviisi, mis läheb mööda looduslikest valkudest. Nad on välja töötanud täiustatud tehnoloogia, mida nimetatakse programmeeritud peptiid-DNA tehnoloogiaks. See meetod korraldab tsütoskeleti ehitamiseks koostööd peptiidide, valkude põhiliste ehitusplokkide ja töödeldud geneetilise materjali vahel. Selle tulemusena saavad need konstrueeritud rakud kohandada oma kuju ja reageerida keskkonnasignaalidele, näidates sünteetilise bioloogia märkimisväärset potentsiaali.
"DNA-d tavaliselt tsütoskeletis ei ilmu. Programmeerisime DNA järjestuse ümber nii, et see toimiks arhitektuurse materjalina, sidudes peptiide omavahel,“ ütles Freeman. "Kui see programmeeritud materjal veetilga sisse pandi, võtsid struktuurid kuju."
See enneolematu DNA programmeerimise võime annab teadlastele võimaluse luua spetsiifilistel eesmärkidel kohandatud rakke ja isegi reguleerida nende rakkude reageerimist välistele pingetele. Kuigi Freemani laboris loodud sünteetilistel rakkudel puudub elusrakkude keerukus, pakuvad need prognoositavust ja vastupidavust karmidele tingimustele, nagu äärmuslikud temperatuurid.
Selle asemel, et keskenduda vastupidavate materjalide loomisele, rõhutab Freeman nende rakkude kohanemisvõimet – need on loodud täitma teatud funktsioone ja seejärel kohanema uute ülesannetega.
Erinevate peptiidide või DNA konstruktsioonide lisamisega saab neid materjale kohandada kudede või kudede rakkude programmeerimiseks. See mitmekülgsus avab võimalused integreerimiseks teiste sünteetiliste rakutehnoloogiatega, muutes potentsiaalselt revolutsiooni sellistes valdkondades nagu biotehnoloogia ja meditsiin.
"See uurimus aitab meil mõista, millest elu koosneb," ütleb Freeman. "See sünteetilise raku tehnoloogia võimaldab meil mitte ainult korrata seda, mida loodus teeb, vaid ka luua materjale, mis on paremad kui bioloogilised."
Loe ka: