محققان دانشگاه کارولینای شمالی در چپل هیل با موفقیت در آزمایشگاه سلول‌های مصنوعی کاربردی با DNA برنامه‌ریزی‌شده ساخته‌اند که مانند سلول‌های زنده رفتار می‌کنند. آزمایشگاه فریمن با استفاده از روش جدیدی که پروتئین‌های طبیعی را دور می‌زند، سلول‌هایی را با اسکلت‌های سلولی کاربردی مهندسی کرده است.
رونیت فریمن و تیمش موفقیت خود را در دستکاری DNA و پروتئین ها، بلوک های ساختمانی اساسی زندگی، برای ایجاد سلول های مصنوعی که شباهت زیادی به سلول های موجود در بدن انسان دارند، نشان داده اند. به گفته فریمن، سلول‌های مصنوعی حتی در دمای 50 درجه سانتی‌گراد نیز پایدار بودند. این امر «امکان تولید سلول‌هایی با قابلیت‌های خارق‌العاده در محیط‌هایی که معمولاً برای زندگی انسان‌ها نامناسب است» را باز می‌کند.
فریمن به جای ایجاد موادی که ماندگار هستند می گوید، که مواد آنها برای یک کار ایجاد می شوند - عملکرد خاصی را انجام می دهند و سپس برای انجام یک عملکرد جدید اصلاح می شوند. این دستاورد چشم انداز قابل توجهی برای توسعه پزشکی بازساختی، روش های دارورسانی و فناوری های تشخیصی دارد. فریمن می‌گوید: «به لطف این کشف، می‌توانیم به پارچه‌های مهندسی شده یا پارچه‌هایی فکر کنیم که می‌توانند به تغییرات محیطی حساس باشند و به صورت پویا رفتار کنند.
سلول ها و بافت ها برای انجام وظایف مختلف و ساختن ساختارهای حیاتی به پروتئین ها متکی هستند. یکی از این ساختارها، اسکلت سلولی، به عنوان چارچوبی برای سلول عمل می کند و به آن اجازه می دهد تا به درستی عمل کند. اسکلت سلولی برای حفظ شکل سلولی و تسهیل پاسخ به محیط حیاتی است. این تیم سلول‌های مصنوعی را با اسکلت‌های سلولی کاربردی با استفاده از یک رویکرد جدید که پروتئین‌های طبیعی را دور می‌زند، مهندسی کردند. آنها فناوری پیشرفته ای به نام فناوری DNA پپتید برنامه ریزی شده توسعه داده اند. این روش همکاری بین پپتیدها، بلوک های ساختمانی اساسی پروتئین ها و مواد ژنتیکی پردازش شده را برای ساختن اسکلت سلولی سازماندهی می کند. در نتیجه، این سلول های مهندسی شده می توانند شکل خود را تطبیق دهند و به سیگنال های محیطی پاسخ دهند و پتانسیل قابل توجه زیست شناسی مصنوعی را نشان دهند.
DNA به طور معمول در اسکلت سلولی ظاهر نمی شود. ما توالی DNA را دوباره برنامه ریزی کردیم تا به عنوان یک ماده معماری عمل کند و پپتیدها را به هم متصل کند. زمانی که این ماده برنامه ریزی شده در یک قطره آب قرار گرفت، ساختارها شکل گرفتند.
این توانایی بی‌سابقه برای برنامه‌ریزی DNA به دانشمندان این توانایی را می‌دهد که سلول‌هایی را برای اهداف خاص ایجاد کنند و حتی پاسخ این سلول‌ها به تنش‌های خارجی را تنظیم کنند. اگرچه سلول‌های مصنوعی ایجاد شده در آزمایشگاه فریمن فاقد پیچیدگی سلول‌های زنده هستند، اما سطحی از قابلیت پیش‌بینی و مقاومت در برابر شرایط سخت مانند دماهای شدید را ارائه می‌دهند.
فریمن به جای تمرکز بر ایجاد مواد بادوام، بر سازگاری این سلول‌ها تأکید می‌کند - آنها برای انجام عملکردهای خاصی طراحی شده‌اند و سپس با وظایف جدید سازگار می‌شوند.
با ترکیب پپتیدها یا ساختارهای DNA مختلف، این مواد می توانند برای برنامه ریزی سلول ها در بافت ها یا بافت ها طراحی شوند. این تطبیق پذیری فرصت هایی را برای ادغام با سایر فناوری های سلولی مصنوعی باز می کند و به طور بالقوه زمینه هایی مانند بیوتکنولوژی و پزشکی را متحول می کند.
فریمن می گوید: «این تحقیق به ما کمک می کند تا بفهمیم زندگی از چه چیزی ساخته شده است. این فناوری سلول های مصنوعی به ما این امکان را می دهد که نه تنها کارهایی که طبیعت انجام می دهد را تکرار کنیم، بلکه به ایجاد موادی برتر از مواد بیولوژیکی نیز می پردازیم.
همچنین بخوانید: