Rice universiteto bioinžinieriai sukūrė naujovišką įrankių rinkinį, skirtą individualizuotiems „jaučiančiems ir reaguojantiems” tinklams žmonių ląstelėse kurti. Ląstelės, reaguojančios į ligas, atveria naujas galimybes kovoti su sudėtingomis ligomis, tokiomis kaip vėžys ar autoimuniniai sutrikimai.
Ląstelės, reaguojančios į ligas – pažangą lemiantis proveržis
„Įsivaizduokite smulkius procesorius ląstelėse, sudarytus iš baltymų, kurie gali „nuspręsti”, kaip reaguoti į tam tikrus signalus, tokius kaip uždegimas, naviko augimo ženklai ar gliukozės kiekio pokyčiai kraujyje,“ – aiškino tyrimo vadovas. „Mūsų darbas leidžia žengti didžiulį žingsnį į ateitį, kurioje automatiškai reaguojančios į ligas ląstelės aptiks ligos signalus ir tuoj pat paleis tinkamą gydymą.“
Fosforilinimas kaip esminis mechanizmas
Naujasis požiūris į ląstelinių grandynų projektavimą remiasi fosforilinimu. Tai natūralus biologinis procesas, kurio metu baltymai prisijungia fosfatų grupes ir taip keičia savo funkcijas. Fosforilinimas yra pagrindinis signalų perdavimo mechanizmas gyvuose organizmuose, lemiantis ląstelių judėjimą, sekreciją, reakcijas į patogenus ar genų ekspresiją.
Iki šiol bandymai pritaikyti šį procesą medicinoje susidurdavo su sunkumais dėl jo sudėtingumo. Tačiau Rice mokslininkai atrado naują būdą. Jie suprato, kad kiekvieną signalų perdavimo ciklą galima traktuoti kaip savarankišką vienetą, kurį galima prijungti prie kitų, taip kuriant visiškai naujus signalų perdavimo kelius.
Ką tai reiškia medicinai?
Rice universiteto bioinžinierius Calebas Bashoras paaiškino, kad tokia moduliniu principu paremta sistema leidžia kurti itin lanksčią ir reguliuojamą signalų perdavimo grandinę. Tokie sintetiniai grandynai gali veikti nepriklausomai nuo natūralių ląstelės procesų, nekenkdami jos gyvybingumui.
„Mūsų strategija atveria naują požiūrį į ląstelių signalų perdavimo grandinės dizainą. Tai rodo, kad fosforilinimo ciklai ne tik susijungia natūraliai, bet ir gali būti sujungiami dirbtiniu būdu“ – pabrėžia Bashor.
Eksperimentai parodė, kad naujieji grandynai gali efektyviai sustiprinti silpnus signalus, kas yra itin svarbu medicininiam pritaikymui. Be to, kadangi fosforilinimas vyksta labai greitai (per kelias sekundes ar minutes), tokios sintetinės ląstelės galėtų operatyviai reaguoti į uždegiminius procesus ar kitus pavojingus organizmo pokyčius. Ankstesnės sintezės technologijos, kurios rėmėsi genų transkripcija, reikalavo valandų ar net dienų.
Rice universitetas aktyviai investuoja į sintetinės biologijos tyrimus, o naujai įsteigtas Sintetinės biologijos institutas sustiprins tarpdisciplininius tyrimus šioje srityje. Instituto direktorė Caroline Ajo-Franklin pabrėŷ, kad šis atradimas gali pakeisti požiūrį į biotechnologijas.
Mokslininkai tikisi, kad ateityje tokie sintetiniai grandynai taps pagrindu naujos kartos gydymo metodams, kurie leis efektyviau ir tiksliau kovoti su sunkiomis ligomis.
Šaltinis: https://scitechdaily.com/
Nuotraukos asociatyvinės © Canva.