Умные клетки: как новый метод изменит медицину

Биоинженеры из Университета Райса сделали крупный шаг вперёд в области синтетической биологии, разработав уникальный конструктор для создания клеточных схем "чувствуй и реагируй".

Фото: ФИЦ КНЦ СО РАН by Анастасия Тамаровская, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Эксперимент

Эти технологии способны преобразить лечение сложных заболеваний, включая рак и аутоиммунные патологии.

"Представьте себе микроскопические процессоры внутри клеток, которые "решают", как реагировать на сигналы — например, маркеры роста опухоли или воспаление", — объясняет Сяоюй Ян, ведущий автор исследования.

Секрет в фосфорилировании

Новое решение основано на фосфорилировании — процессе, при котором клетки добавляют фосфатную группу к белку, преобразуя сигналы из внешней среды в внутриклеточные реакции.

Исследователи открыли возможность использовать этот механизм для создания полностью новых сигнальных путей.

Традиционные подходы сосредоточивались на перестройке существующих каскадов, но их сложность часто ограничивала успех.

Группа из Райса предложила модульный подход: каждый цикл фосфорилирования рассматривался как независимый элемент, который можно комбинировать для построения новых путей связи между сигналами и реакциями.

"Мы показали, что синтетические схемы фосфорилирования могут работать так же эффективно, как и естественные, не влияя на жизнеспособность клеток", — утверждает Калеб Башор, соавтор исследования.

Быстрота и точность

В отличие от более медленных процессов, таких как транскрипция, фосфорилирование происходит за считанные секунды.

Это делает новые схемы идеальными для реагирования на быстрые физиологические изменения, например, на факторы воспаления.

Экспериментальные успехи

Команда протестировала свои разработки, создав схему, которая обнаруживает маркеры воспаления. Такие клетки могут контролировать аутоиммунные реакции и минимизировать побочные эффекты иммунотерапии.

"Наше исследование доказывает, что программируемые клетки могут точно и быстро реагировать на сигналы", — говорит Башор.

Эти достижения укрепляют платформу как базовый инструмент для дальнейших исследований в синтетической биологии.

Прорыв в медицине

Результаты исследования открывают путь к созданию "умных клеток", которые станут основой будущих персонализированных терапий.

"Это новый уровень управления реакцией клеток на изменения", — подводит итог Кэролайн Аджо-Франклин, директор Института синтетической биологии Райса.

Уточнения

Аутоимму́нные заболева́ния (от др.-греч. αὐτός [autos] «сам; он самый» + «иммунный» — относящийся к иммунной системе) — обширный класс разнородных по клиническим проявлениям заболеваний, развивающихся вследствие патологической выработки аутоиммунных антител или размножения аутоагрессивных клонов киллерных клеток против здоровых, нормальных тканей организма, приводящих к повреждению и разрушению нормальных тканей и к развитию аутоиммунного воспаления.