5 miesięcy temu

Naukowcy zhakowali i “przeprogramowali” ludzkie komórki!

Komórki można porównać do małych komputerów – wysyłają i odbierają dane wejściowe i wyjściowe. Jeśli napijesz się słodkiego napoju, twój poziom cukru wzrośnie, a komórki trzustki otrzymają wiadomość, by produkować więcej insuliny.

Jednak nie jest to tylko metafora. Przez ostatnie dziesięciolecia biolodzy pracowali nad shakowaniem algorytmu komórek, starając się przejąć nad nimi kontrolę. Odtwarzając naturalną rolę komórek jako inżyniera procesów biologicznych, stopniowo edytowali DNA. W efekcie w opublikowanym na łamach Nature Biotechnology badaniu opisane zostały komórki działające w oparciu o 109 różnych nowych, przypisanych im instrukcji. W dalszej perspektywie może to prowadzić do stworzenia komórek zdolnych do reagowania na specyficzne sygnały i wytyczne, np. produkujące ważne substancje konieczne w walce z konkretnymi chorobami.

Opisane komórki wykonują zlecone instrukcje, używając białek zwanych rekombinazami DNA, które wycinają, przestawiają lub łączą fragmenty DNA. Białka te rozpoznają i atakują konkretne pozycje na nici DNA. Teraz zaś naukowcy nauczyli się, jak wywołać ich aktywność. W zależności od tego, czy rekombinazy zostaną pobudzone, komórka może, albo nie, wytworzyć białka w danym segmencie DNA.

Komórka może również zostać zaprogramowana do powstrzymania pewnych czynności po otrzymaniu instrukcji. Autorzy badania wykorzystali swoją metodę do stworzenia komórek, które polegają na poleceniach. Biolog Wilson Wong z Uniwersytetu Bostońskiego, kierujący badaniami, nazywa je obwodami genetycznymi”.

Powstałe w ten sposób komórki mogą nie tylko produkować lub wstrzymywać produkcję białek pod wpływem informacji (enzymu), ale również odpowiadać na bardziej skomplikowane instrukcje, generując odpowiedź na ciąg uwarunkowań. Najważniejsze jest to, że komórki rozumieją i wykonują wskazania w prawidłowy sposób. Naukowcy porównują ten proces do prototypowania elektroniki!

Czy tak zmodyfikowane komórki mogłyby pomóc w lepszym diagnozowaniu chorób lub ich leczeniu? Przykładowo, odpowiednio programując komórki na wykrywanie i atakowanie specyficznych białek przez nasz system immunologiczny, możemy usprawnić walkę z rakiem, usuwając wadliwe komórki w bardziej kontrolowany i wyrafinowany sposób.

Programowalne komórki mają również inne potencjalne zastosowanie. Wiele firm używa genetycznie modyfikowanych drożdży do produkcji chemikaliów stosowanych na przykład w przemyśle perfumeryjnym. Nie są one jednak idealnym materiałem produkcyjnym. Po wielokrotnych podziałach mają tendencje do mutowania. Odpowiednio zaprogramowane mogłyby ulegać samodestrukcji, zanim przestaną prawidłowo funkcjonować i zepsują partię produktu.

Aby dojść do takiej perfekcji potrzeba jednak będzie kolejnych lat badań – komórki są niezwykle skomplikowanymi strukturami, a ich DNA nie da się tak po prostu włączyć lub wyłączyć. Nie zawsze będzie się też dało zakodować nowe instrukcje – w końcu nie tak łatwo jest przechytrzyć 3 miliardy lat ewolucji.

 

Źródło: Wired