Самособирающиеся синтетические клетки действуют как живые с дополнительными способностями
Используя ДНК и белки, ученые создали новые синтетические клетки, которые действуют как живые. Стирая грань между искусственными и живыми материалами, эти клетки можно перепрограммировать для выполнения множества функций, открывая двери новым технологиям синтетической биологии, выходящим за рамки способностей природы.
Клетки получают структуру и стабильность благодаря своему цитоскелету, сшитому каркасу белков, который окружает и защищает другие компоненты. В зависимости от типа клетки этот цитоскелет может быть в разной степени гибким и по-разному реагировать на окружающую среду, придавая клеткам особые способности.
Для нового исследования ученые из UNC Chapel Hill разработали синтетические самособирающиеся цитоскелеты, построенные из ДНК, пептидов и другого генетического материала.
«ДНК обычно не появляется в цитоскелете», — сказал Ронит Фриман, ведущий автор исследования. «Мы перепрограммировали последовательности ДНК так, чтобы они действовали как архитектурный материал, связывая пептиды вместе. Как только этот запрограммированный материал был помещен в каплю воды, структуры приобрели форму».
Исследователи смогли запрограммировать ДНК на сборку разными способами, придав синтетическим клеткам разные функции. Они также не были привязаны к одной цели — изменение температуры раствора может вызвать разные конфигурации.
По словам ученых, сочетание различных пептидов или последовательностей ДНК может привести к созданию программируемых тканей в более крупных масштабах. Хотя они не так сложны, как живые клетки, с синтетическими клетками легче работать, и они могут жить в условиях, с которыми не могут справиться естественные клетки.
«Синтетические клетки были стабильны даже при температуре 50 °C, что открывало возможность производства клеток с исключительными возможностями в средах, обычно неподходящих для жизни человека», — сказал Ронит Фриман.
Команда утверждает, что при интеграции с другими технологиями синтетических клеток эти программируемые клетки могут быть полезны, среди прочего, для регенеративной медицины, систем доставки лекарств и диагностических инструментов.
Исследование было опубликовано в журнале Nature Chemistry.