Top.Mail.Ru
Бесплатный подбор врача по Москве и Московской области. Телефон Call центра +7 (499) 519-32-44

Клеточная функция без живых клеток

Просмотров: 25
Клеточная функция без живых клеток

Гены в живых клетках активируются или не активируются белками, называемыми факторами транскрипции. Механизмы, посредством которых эти белки активируют определенные гены и дезактивируют другие, играют фундаментальную роль во многих биологических процессах. Однако эти механизмы чрезвычайно сложны, и ученые годами пытаются раскрыть их секреты.

Ученые обычно изучают экспрессию генов, вводя в клетки определенные последовательности ДНК и наблюдая за реакцией клеток. Но этот трудоемкий метод сложен и может меняться от одного эксперимента к другому. В качестве важного шага вперед ученые Лаборатории Характеристики Биологических Сетей — Laboratory of Biological Network Characterization (LBNC) EPFL во главе с Себастьяном Маерклем разработали количественный, воспроизводимый метод изучения и даже прогнозирования экспрессии генов. Он использует бесклеточную систему в комбинации с устройством на микрожидкостной основе. Их работа позволила им построить синтетический, биологический, логический элемент, который однажды можно будет использовать для модификации клеточных функций. Исследование было опубликовано в PNAS.

Микроканалы и бесклеточные процессы

Наданай Лаохакунакорн, соавтор исследования, объясняет, как работает метод: «сначала мы извлекаем материал из клеток. Эта «бесклеточная» система состоит из энзимов и химических веществ, которые клетки используют для осуществления их нормальных биологических процессов. Интересно, что мы можем перезапустить экспрессию генов вне клетки, питая экстракт топливом и информацией в виде высокоэнергетических фосфатов и ДНК. Поскольку этот процесс близко имитирует то, что происходит в живых клетках, мы можем использовать нашу платформу для исследования целого ряда биологических явлений, не изменяя живые клетки каждый раз.»

Для количественного изучения экспрессии генов ученые исследовали тысячи бесклеточных реакций на микрофлюидном чипе-устройстве, используемом для управления микроскопическими количествами жидкости. «Мы смогли протестировать несколько различных сценариев и построить количественную библиотеку синтетических транскрипционных факторов, которая позволила нам предсказать влияние данного белка на ген», — говорит Зоя Суонк, другой соавтор исследования. «Наш метод может быть расширен, для построения более сложных систем.»

Вам может быть интересно:  Повышенное потребление красного мяса увеличивает риск ранней смерти

Метод ученых имеет ряд преимуществ. Во-первых, системы, свободные от клеток, могут имитировать системы внутри клеток, но они намного проще, и их механизмы могут быть смоделированы математически. Это означает, что они могут способствовать пониманию более сложных биологических явлений, разбивая их на более простые части.

Во-вторых, бесклеточные системы надежны и остаются стабильными после замораживания (и даже сублимационной сушки), что позволяет их производить в больших масштабах и развертывать в приложениях от недорогой диагностики до производства биопрепаратов, вакцин для точной медицины. И в-третьих, поскольку они не являются живыми, бесклеточные системы могут использоваться для получения соединений, выходящих за рамки традиционных методов биопроизводства. И они не представляют никакого риска самовоспроизведения или биозагрязнения вне лабораторной среды.

Биологический логический элемент

В рамках своего исследования ученые собрали ряд генов из своей библиотеки, чтобы построить биологические логические элементы. В электронике логический элемент принимает вход электронных сигналов, выполняет вычисления и генерирует двоичный выход: один или ноль. Аналогично, биологический логический элемент ученых принимает вход транскрипционных факторов и генерирует двоичный выход: ген либо включен (активирован), либо выключен (репрессирован).

«Многочисленные логические элементы существуют естественно в живых клетках, которые используют их для регулирования нормальной биологической функции», — говорит Лаохакунакорн. «Создавая искусственные элементы, мы получаем возможность вводить новые функции в клетки для терапевтических целей, например. Система без клеток является первым шагом в этом направлении, и будущая работа может включать оптимизацию дизайна наших транскрипционных факторов с использованием платформы, прежде чем развертывать их непосредственно в приложении без клеток или повторно вводить их обратно в живые клетки.»

Источник: Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne

Дополнительная информация:

Отзывы и комментарии

Добавить комментарий

*

Контакты

Информационные материалы на данном сайте представляют собой статьи, написанные практикующими медицинскими специалистами и косметологами на основе практики или по информации, которая есть в открытом доступе как в сети Internet так и в различных печатных изданиях.

Doktorlaser.ru не несет ответственности за любые возникшие убытки, информацию или услуги.

В первую очередь всегда обращайтесь к врачу.