Как создание искусственной клетки может изменить разработку лекарств
Представьте, что клетку можно не искать в природе и не редактировать, а буквально собрать с нуля: как конструктор, заранее задав ей нужные свойства. Именно к этому, похоже, приближает нас свежее исследование. И, возможно, его главное предназначение – в появлении принципиально нового инструмента для разработки лекарств и биотехнологий.
🔥 Еще больше полезной информации о технологиях и достижениях науки — в моем канале
В чем сложность и прорыв?
Создать искусственную клетку ученые пытаются уже несколько десятилетий.
Но до сих пор большинство подобных проектов либо модифицировали существующие живые клетки, либо воспроизводили лишь отдельные процессы — например, синтез белка или копирование ДНК.
Теперь исследователи из University of Minnesota представили SpudCell — полностью синтетическую клетку, собранную исключительно из неживых химических компонентов.
По словам авторов, она способна выполнять почти полный жизненный цикл: получать питательные вещества, расти, копировать собственный геном, делиться и даже эволюционировать под действием естественного отбора.
Несмотря на название, это не упрощенная версия существующей бактерии. SpudCell собрана буквально «с нуля».
Исследователи самостоятельно объединили:
- липидную мембрану;
- синтетический геном длиной около 90 тысяч пар оснований;
- 36 очищенных белков-ферментов;
- молекулярные системы, обеспечивающие репликацию ДНК и клеточное деление.
В результате получилась клеточная система, которая способна самостоятельно проходить несколько ключевых этапов жизненного цикла без использования уже существующих живых клеток.
Эта работа отличается от предыдущих. Большинство проектов в области синтетической биологии до сих пор развивались по двум направлениям.
Первое — редактирование существующих организмов. Именно так работают технологии вроде CRISPR.
Второе — создание минимальных клеток путем постепенного упрощения уже существующих бактерий.
SpudCell предлагает другой подход.
Исследователи не упрощают жизнь, а проектируют клетку заново, используя заранее известный набор химических компонентов. Фактически клетка становится инженерной системой, в которой исследователи контролируют практически каждый элемент.
Почему и как это может изменить разработку лекарств?
Именно здесь, пожалуй, скрывается самое интересное.
Авторы рассматривают SpudCell не как конечную цель, а как универсальную платформу.
Т.к. каждый компонент клетки известен и находится под контролем исследователей, такие системы потенциально можно будет проектировать под конкретные задачи.
Например:
- создавать клетки с заранее заданными биологическими функциями;
- быстрее тестировать новые терапевтические молекулы;
- разрабатывать биоматериалы;
- создавать новые платформы для производства лекарственных препаратов.
Иными словами, если сегодня ученые в основном работают с теми клетками, которые уже существуют в природе, то в будущем они могут получить возможность конструировать клетки, оптимизированные под конкретную медицинскую или биотехнологическую задачу.
Но это еще не «искусственная жизнь»?
Важно понимать, что исследование не означает, что ученые создали полностью автономную форму жизни.
SpudCell по-прежнему зависит от специально подготовленной питательной среды, требует строго контролируемых лабораторных условий и пока не способна самостоятельно синтезировать все необходимые компоненты своего существования.
Кроме того, опубликованная работа пока имеет статус препринта и еще не прошла независимое научное рецензирование. Поэтому говорить о готовой технологии для медицины пока рано.
Почему это может стать новым этапом синтетической биологии?
За последние двадцать лет биология научилась читать геномы, потом — редактировать их.
Теперь, возможно, начинается следующий этап. Не менять существующие клетки, а проектировать новые.
Если эта технология продолжит развиваться, синтетические клетки могут стать для биотехнологий тем же, чем программируемые микросхемы когда-то стали для электроники: универсальной платформой, которую можно адаптировать под самые разные задачи.
И именно это, вероятно, является главным результатом работы. Не сама SpudCell, а появление нового подхода, в котором клетку можно рассматривать уже не только как объект исследования, но и как инженерную систему, которую со временем станет возможно проектировать под конкретные задачи медицины и фармацевтики.
Пожалуйста, поддержите меня, поставьте лайк! 🙏
Одна из больших проблем современной онкологии заключается в том, что врачи нередко вынуждены лечить "с запасом". Лучше назначить химиотерапию лишний раз, чем пропустить пациента, которому она действительно необходима. Но что, если можно заранее определить, кому лечение, скорее всего, не принесет пользы? Свежее исследование показывает, что ИИ может…
Старение – медленный и неизбежный процесс, на который медицина может влиять симптоматически, реагируя на болезни по мере их появления. Новое исследование показывает другую перспективу. Что это может означать для самой идеи старения и как далеко можно зайти в управлении самим временем жизни?
Большинство современных методов лечения борются не с причиной болезни, а с ее последствиями. А что если попытаться воздействовать на сам процесс старения клеток? Эту идею проверяют исследователи в новом клиническом испытании генной терапии. Почему за этим исследованием следят не только офтальмологи, но и специалисты по биологии старения?