محققان دانشگاه کارولینای شمالی، با موفقیت سلول‌های مصنوعی کاربردی را در آزمایشگاه مهندسی کردند که مانند سلول‌های زنده رفتار می‌کنند.
به گزارش تکناک، اخیرا رونیت فریمن و گروهش موفقیت خود را در دستکاری DNA و پروتئین‌ها که اجزای اساسی زندگی هستند، برای مهندسی سلول‌های مصنوعی که شباهت زیادی به سلول‌های موجود در بدن انسان دارند، آشکار کرده‌اند.
طبق گفته فریمن، سلول‌های مصنوعی حتی در دمای 122 درجه فارنهایت (50 درجه سانتیگراد) پایدار بودند. این امر امکان ساخت سلول‌هایی با قابلیت‌های خارق‌العاده را در محیط‌هایی که معمولاً برای زندگی انسان‌ها نامناسب است، نشان می‌دهد.
فریمن می‌گوید به‌جای ایجاد موادی که برای ماندگاری ساخته شده‌اند، مواد آنها برای کار ساخته شده‌اند و عملکرد خاصی را انجام می‌دهند و سپس خودشان را برای انجام یک عملکرد جدید، تغییر می‌دهند.
این دستاورد نوید قابل‌توجهی برای پیشرفت در حوزه پزشکی بازساختی، روش‌های دارورسانی و فناوری‌های تشخیصی دارد.
تولید سلول‌های مصنوعی
سلول‌ها و بافت‌ها برای انجام وظایف مختلف و تشکیل ساختارهای حیاتی، به پروتئین‌ها متکی هستند. یکی از این ساختارها که اسکلت سلولی نام دارد، به عنوان چارچوب یک سلول عمل می‌کند و آن را قادر می‌سازد تا به درستی عمل کند.
اسکلت سلولی برای حفظ شکل سلولی و تسهیل پاسخ به محیط اطراف بسیار مهم است.
محققان سلول‌های مصنوعی را با اسکلت سلولی کاربردی با استفاده از یک رویکرد جدید که پروتئین‌های طبیعی را دور می‌زند، توسعه دادند. آنها یک فناوری پیشرفته به نام فناوری پپتید-DNA قابل برنامه‌ریزی را توسعه دادند.
این روش همکاری بین پپتیدها، بلوک‌های ساختمانی اساسی پروتئین‌ها و مواد ژنتیکی را برای ساختن یک اسکلت سلولی تنظیم می‌کند.
در نتیجه این سلول‌های مهندسی‌شده می‌توانند شکل خود را تطبیق دهند و به نشانه‌های محیطی پاسخ دهند و پتانسیل قابل توجه خود را در زیست‌شناسی مصنوعی را به نمایش بگذارند.
کاربردهای عملی ممکن
فریمن گفت: DNA به‌طور معمول در یک اسکلت سلولی ظاهر نمی‌شود. ما توالی‌هایی از DNA را دوباره برنامه‌ریزی کردیم تا به عنوان یک ماده برای معماری عمل کند و پپتیدها را به هم متصل کند. هنگامی که این ماده برنامه‌ریزی شده در یک قطره آب قرار گرفت، ساختارها شکل گرفتند.
این قابلیت که قبلاً برای برنامه‌ریزی DNA دیده نشده بود، دانشمندان را قادر می‌سازد تا سلول‌هایی را طراحی کنند که برای اهداف خاص طراحی شده‌اند و حتی نحوه واکنش این سلول‌ها به استرس‌های خارجی را تنظیم کنند.
در حالی که سلول‌های مصنوعی ساخته‌شده توسط آزمایشگاه فریمن فاقد پیچیدگی سلول‌های زنده هستند، سطحی از قابلیت پیش‌بینی و انعطاف‌پذیری را در برابر شرایط سخت مانند دماهای زیاد ارائه می‌دهند.
فریمن به جای تمرکز بر ایجاد مواد بادوام، بر سازگاری این سلول‌ها تأکید می‌کند زیرا آنها برای انجام عملکردهای خاص و سپس سازگاری با وظایف جدید مهندسی شده‌اند.
با ترکیب طرح‌های مختلف پپتید یا DNA، این مواد می‌توانند برای برنامه‌ریزی سلول‌ها در پارچه‌ها یا دستما‌ل‌ها استفاده شوند. این تطبیق‌پذیری فرصت‌هایی را برای ادغام با سایر فناوری‌های سلول مصنوعی باز می‌کند که زمینه‌هایی مانند بیوتکنولوژی و پزشکی را متحول می‌کند.
فریمن می گوید: این تحقیق به ما کمک می‌کند بفهمیم چه چیزی اساس زندگی را می‌سازد. این فناوری سلول مصنوعی نه تنها ما را قادر می‌سازد تا آنچه که طبیعت انجام می‌دهد را بازتولید کنیم، بلکه موادی را نیز می‌سازد که از زیست‌شناسی پیشی می‌گیرد.
این مطالعه در مجله Nature Chemistry منتشر شده است.
