Vísindamenn frá háskólanum í Norður-Karólínu í Chapel Hill hafa með góðum árangri smíðað starfhæfar gervifrumur á rannsóknarstofunni með forrituðu DNA sem hegðar sér eins og lifandi frumur. Freeman rannsóknarstofan hefur hannað frumur með virkum frumubeinagrindum með því að nota nýja nálgun sem framhjá náttúrulegum próteinum.
Ronit Freeman og teymi hennar hafa sýnt fram á árangur sinn í að vinna með DNA og prótein, grundvallarbyggingarefni lífsins, til að búa til gervifrumur sem líkjast mjög þeim sem finnast í mannslíkamanum. Samkvæmt Freeman voru tilbúnu frumurnar stöðugar jafnvel við 50°C hitastig. Þetta opnar "möguleikann á að framleiða frumur með óvenjulega getu í umhverfi sem venjulega er óhentugt fyrir mannlegt líf."
Í stað þess að búa til efni sem endist, Freeman segir, að efni þeirra eru búin til fyrir verkefni - framkvæma ákveðna aðgerð, og síðan er breytt til að framkvæma nýja aðgerð. Þessi árangur hefur verulegar horfur á þróun endurnýjandi lyfja, lyfjagjafaraðferða og greiningartækni. "Þökk sé þessari uppgötvun getum við hugsað um verkfræðileg efni eða efni sem geta verið viðkvæm fyrir breytingum í umhverfinu og hegðað sér kraftmikið," segir Freeman.
Frumur og vefir reiða sig á prótein til að framkvæma ýmis verkefni og byggja upp lífsnauðsynleg mannvirki. Ein slík uppbygging, frumubeinagrindin, þjónar sem umgjörð fyrir frumuna, sem gerir henni kleift að starfa eðlilega. Frumubeinagrindin er mikilvæg til að viðhalda lögun frumna og auðvelda viðbrögð við umhverfinu. Teymið hannaði gervifrumur með virkum frumubeinagrindum með því að nota nýja nálgun sem framhjá náttúrulegum próteinum. Þeir hafa þróað háþróaða tækni sem kallast forrituð peptíð DNA tækni. Þessi aðferð skipuleggur samvinnu peptíða, grunnbygginga próteina, og unnins erfðaefnis til að byggja upp frumubeinagrindina. Þess vegna geta þessar verkfræðilegu frumur aðlagað lögun sína og brugðist við umhverfismerkjum, sem sýnir ótrúlega möguleika tilbúinnar líffræði.
„DNA birtist venjulega ekki í umfrymi. Við endurforrituðum DNA röðina þannig að hún virki sem byggingarefni, bindur peptíðin saman,“ sagði Freeman. "Þegar þetta forritaða efni var komið fyrir í dropa af vatni tóku mannvirkin á sig mynd."
Þessi fordæmalausa hæfileiki til að forrita DNA gefur vísindamönnum möguleika á að búa til frumur sem eru sérsniðnar fyrir sérstakan tilgang og jafnvel stjórna svörun þessara frumna við utanaðkomandi álagi. Þrátt fyrir að tilbúnu frumurnar sem búnar eru til í Freeman Lab skorti flókið líf frumna, þá bjóða þær upp á fyrirsjáanleika og viðnám gegn erfiðum aðstæðum eins og miklum hita.
Í stað þess að einbeita sér að því að búa til endingargóð efni leggur Freeman áherslu á aðlögunarhæfni þessara frumna – þær eru hannaðar til að framkvæma ákveðnar aðgerðir og laga sig síðan að nýjum verkefnum.
Með því að innlima mismunandi peptíð eða DNA smíði er hægt að sníða þessi efni til að forrita frumur í vefjum eða vefjum. Slík fjölhæfni opnar möguleika á samþættingu við aðra tilbúna frumutækni, sem getur hugsanlega gjörbylt sviðum eins og líftækni og læknisfræði.
„Þessi rannsókn hjálpar okkur að skilja úr hverju lífið er gert,“ segir Freeman. „Þessi tilbúna frumutækni gerir okkur ekki aðeins kleift að endurtaka það sem náttúran gerir, heldur einnig að búa til efni sem eru betri en líffræðileg.
Lestu líka: