«Искусственная клетка» не умеет только размножаться
Ученые Массачусетского технологического института разработали «искусственную клетку». Единственное, чего не хватает устройству размером с почтовую марку, чтобы получить статус искусственно созданного живого организма – это способности размножаться. Синтезировать свои собственные гены и экспрессировать их – вырабатывать закодированные в них белки – этот биочип уже умеет. Авторы считают, что такие искусственные клетки можно использовать для быстрого и малозатратного производства не существующих в природе «дизайнерских» белков, а также для тестирования индивидуальной реакции пациентов на определенные препараты.
Сначала исследователи научились производить отдельные чипы для синтеза генов и экспрессии белков. Появившаяся в результате объединения этих двух технологий искусственная клетка напоминает компьютерную микросхему, состоящую из слоев резины, формирующих плотную структуру, пронизанную системой крошечных протоков и резервуаров. По словам доктора Дэвида Конга (David Kong), это устройство позволяет в малых объемах (десятки нанолитров) конструировать полностью искусственные гены и экспрессировать их с целью получения функционального белка.
Одна часть устройства синтезирует гены с помощью ферментов, объединяющих между собой цепочки, входящие в состав смеси коротких фрагментов ДНК. Готовые гены многократно копируются благодаря циклу нагревов и охлаждений и добавлению в систему ферментов, осуществляющих необходимые реакции.
Несколько крошечных насосов смешивают готовые гены с ферментами и клеточными экстрактами, содержащими необходимые для синтеза белков компоненты.
Сначала комплекс ферментов конвертирует ДНК генов в РНК, которая смешивается с экстрактами бактериальных клеток, содержащими аминокислоты и рибосомы – клеточные структуры, «читающие» последовательность РНК и, в соответствии с содержащейся в них информацией, осуществляют сборку аминокислот в молекулы белков.
С помощью искусственной клетки авторы синтезировали флуоресцирующий белок медузы, регистрация свечения которого послужила наглядным доказательством работоспособности «киборга».
В настоящее время ученые работают над созданием более крупных устройств, состоящих из тысяч реакционных резервуаров и позволяющих одновременно синтезировать множество различных белков.
Авторы надеются, что в будущем подобные устройства позволят повысить эффективность противоопухолевой терапии. Специалисты смогут загружать в них генетическую информацию пациента, программировать задачу и проверять возможное влияние различных препаратов на конкретную опухоль.
Портал «Вечная молодость» www.vechnayamolodost.ru по материалам NewScientist
03.04.2008