1425
Вчені зламали людські клітини і перепрограмували їх, як комп'ютер
— Технології&Авто
Біологи зламують живі клітини в пошуках можливих способів контролювати їх роботу не перший десяток років. Вони хочуть змістити природу на позиції розробника програмного забезпечення для життя на Землі, поступово редагуючи клітинні алгоритми – то, що ми звикли називати ДНК. Можливо, в найближчому майбутньому нас чекає прорив в цій галузі.
Вчора вчені опублікували роботу, в рамках якої вони перепрограмували людські клітини на 109 різних логічних інструкцій. Ці клітини виконують інструкції, використовуючи білок під назвою рекомбіназа, який може відрізати, перетасувати або сплавляти сегменти ДНК. Ці білки розпізнають і націлюються на певні положення на нитки ДНК. Дослідники виявили спосіб активувати їх діяльність. Залежно від того, чи виникає активність рекомбінази, клітина може виробляти або не виробляє білок, закодований в сегменті ДНК.
Наприклад, клітину можна запрограмувати на те, щоб вона не робила щось, коли отримує сигнал. За допомогою такої логічної інструкції вчені створили клітини, які світяться по команді. Біолог Бостонського університету Вілсон Вонг, який очолює дослідження, називає такі запрограмовані клітини «генетичними мікросхемами».
Працює це так: коли клітина містить специфічний білок рекомбінази ДНК, вона не виробляє блакитний флуоресцентний білок, який змушує її світитися. Але коли ферменту в клітині не міститься, вона отримує інструкцію – світитися. Можна задати і більш складні інструкції, наприклад, світитися при більш тривалому наборі умов.
За словами Вонга, такі клітини, що світяться, можна використовувати для діагностики захворювань, активуючи їх протеїнами, пов’язаними з конкретними хворобами. Якщо клітини змішати з пробами крові пацієнта і вони почнуть світиться, значить пацієнт хворий. Такий метод діагностики буде коштувати значно дешевше, ніж методи з використанням спеціального обладнання, існуючі на сьогодні.
Але це тільки один приклад. Головне відкриття в тому, що клітини правильно розуміють і виконують вказівки. «Це як прототипування електроніки», – вважає біолог Університету Міннесоти Кейт Адамала, яка також брала участь в дослідженні. Кожен винахідник знає, що перший крок в побудові складної мікросхеми на Arduino полягає в тому, щоб змусити лампочку блимати по команді.
Крім боротьби із захворюваннями, програмовані клітини можна використовувати для виробництва корисних хімічних речовин. Наприклад, бостонская компанія Ginkgo Bioworks таким чином виробляє аромати, які продає парфумерним компаніям. Особливі дріжджі живлять цукром за таким же принципом, як і пивні, але замість алкоголю ті виробляють молекули ароматів. Метод недосконалий: з часом клітини мутують і перестають працювати як треба. Але за словами вчених, можна запрограмувати їх на самознищення в момент, коли в роботі відбувається збій, перш ніж вони зіпсують всю партію.
Група Вонга не перша, хто програмує «генетичні мікросхеми», але саме їм вдалося домогтися тривалого успіху. З 113 схем, які вони побудували, працюють 109. «З мого досвіду, якщо схеми, які ти будуєш, працюють 25% часу – це вже велике везіння», – говорить Вонг.
Тепер, коли вчені змусили працювати базові генетичні схеми, їхній наступний крок – повторити успіх на різних типах клітин. Але це не так просто: у ДНК немає чітких механізмів вкл/викл, як у електронних мікросхем. У клітинах Вонга можна відключити вироблення специфічного білка, змінюючи сегмент ДНК, в яких закодовані ці інструкції. Такий спосіб не завжди працює, тому що природа могла закодувати деякі інструкції в двох примірниках. Іншими словами: не можна просто взяти і «продебажити» три мільярди років еволюції.
За матеріалами: Ain.Ua
Поділитися новиною
