Հյուսիսային Կարոլինայի համալսարանի գիտնականները հաջողությամբ լաբորատորիայում հաջողությամբ կառուցել են արհեստական ֆունկցիոնալ բջիջներ՝ ծրագրավորված ԴՆԹ-ով, որոնք իրենց կենդանիների նման են պահում: Ֆրիմենի լաբորատորիան մշակել է ֆունկցիոնալ ցիտոկմախքի բջիջներ՝ օգտագործելով նոր մոտեցում, որը շրջանցում է բնական սպիտակուցները:
Ռոնիտ Ֆրիմանը և նրա թիմը ցույց են տվել իրենց հաջողությունը ԴՆԹ-ի և սպիտակուցների՝ կյանքի հիմնական կառուցողական բլոկների մանիպուլյացիայի մեջ՝ ստեղծելով արհեստական բջիջներ, որոնք շատ նման են մարդու մարմնում հայտնաբերվածներին: Ըստ Ֆրիմանի, սինթետիկ բջիջները կայուն են եղել նույնիսկ 50°C ջերմաստիճանում: Սա բացում է «արտասովոր հնարավորություններով բջիջներ արտադրելու հնարավորություն այն միջավայրում, որը սովորաբար ոչ պիտանի է մարդու կյանքի համար»:
Փոխանակ ստեղծելու նյութեր, որոնք կտեւեն, Ֆրիմանը ասում է, որ դրանց նյութերը ստեղծվել են առաջադրանքի համար՝ կատարել որոշակի գործառույթ, այնուհետև փոփոխվել՝ նոր գործառույթ կատարելու համար։ Այս ձեռքբերումը զգալի հեռանկարներ ունի վերականգնողական բժշկության, դեղերի առաքման մեթոդների և ախտորոշիչ տեխնոլոգիաների զարգացման համար։ «Այս հայտնագործության շնորհիվ մենք կարող ենք մտածել ինժեներական գործվածքների կամ գործվածքների մասին, որոնք կարող են զգայուն լինել շրջակա միջավայրի փոփոխությունների նկատմամբ և դինամիկ վարվել», - ասում է Ֆրիմանը:
Բջիջները և հյուսվածքները հիմնվում են սպիտակուցների վրա՝ տարբեր առաջադրանքներ կատարելու և կենսական կառուցվածքներ կառուցելու համար: Նման կառուցվածքներից մեկը՝ ցիտոկմախքը, ծառայում է որպես բջջի շրջանակ՝ թույլ տալով նրան ճիշտ գործել։ Բջջային կմախքը կարևոր է բջիջների ձևը պահպանելու և շրջակա միջավայրին արձագանքելու համար: Թիմը նախագծել է արհեստական բջիջներ ֆունկցիոնալ ցիտոկմախքներով՝ օգտագործելով նոր մոտեցում, որը շրջանցում է բնական սպիտակուցները: Նրանք մշակել են առաջադեմ տեխնոլոգիա, որը կոչվում է ծրագրավորված պեպտիդային ԴՆԹ տեխնոլոգիա: Այս մեթոդը կազմակերպում է համագործակցություն պեպտիդների՝ սպիտակուցների հիմնական շինանյութերի և մշակված գենետիկական նյութի միջև՝ ցիտոկմախքի կառուցման համար: Արդյունքում, այս ինժեներական բջիջները կարող են հարմարեցնել իրենց ձևը և արձագանքել շրջակա միջավայրի ազդանշաններին՝ ցույց տալով սինթետիկ կենսաբանության ուշագրավ ներուժը:
«ԴՆԹ-ն սովորաբար չի հայտնվում ցիտոկմախքում: Մենք վերածրագրավորեցինք ԴՆԹ-ի հաջորդականությունը, որպեսզի այն գործի որպես ճարտարապետական նյութ՝ կապելով պեպտիդները»,- ասել է Ֆրիմանը։ «Երբ այս ծրագրավորված նյութը տեղադրվեց մի կաթիլ ջրի մեջ, կառուցվածքները ձևավորվեցին»:
ԴՆԹ-ի ծրագրավորման այս աննախադեպ կարողությունը գիտնականներին հնարավորություն է տալիս ստեղծել հատուկ նպատակների համար հարմարեցված բջիջներ և նույնիսկ կարգավորել այդ բջիջների արձագանքը արտաքին սթրեսներին: Չնայած Ֆրիմենի լաբորատորիայում ստեղծված սինթետիկ բջիջներին բացակայում է կենդանի բջիջների բարդությունը, դրանք առաջարկում են կանխատեսելիության և դիմադրողականության մակարդակ խիստ պայմանների, ինչպիսիք են ծայրահեղ ջերմաստիճանները:
Երկարակյաց նյութեր ստեղծելու վրա կենտրոնանալու փոխարեն՝ Ֆրիմենը շեշտում է այս բջիջների հարմարվողականությունը. դրանք նախատեսված են որոշակի գործառույթներ կատարելու և այնուհետև հարմարվելու նոր առաջադրանքներին:
Ներառելով տարբեր պեպտիդային կամ ԴՆԹ կոնստրուկցիաներ՝ այս նյութերը կարող են հարմարեցվել հյուսվածքների կամ հյուսվածքների բջիջները ծրագրավորելու համար: Նման բազմակողմանիությունը հնարավորություններ է բացում սինթետիկ բջջային այլ տեխնոլոգիաների հետ ինտեգրվելու համար՝ պոտենցիալ հեղափոխություն կատարելով այնպիսի ոլորտներում, ինչպիսիք են կենսատեխնոլոգիան և բժշկությունը:
«Այս հետազոտությունն օգնում է մեզ հասկանալ, թե ինչից է կազմված կյանքը»,- ասում է Ֆրիմանը։ «Այս սինթետիկ բջիջների տեխնոլոգիան թույլ կտա մեզ ոչ միայն կրկնօրինակել այն, ինչ անում է բնությունը, այլև ստեղծել նյութեր, որոնք գերազանցում են կենսաբանական նյութերին»:
Կարդացեք նաև.