Ключевое слово: синтетическая биология. Создание искусственных копий природных структур должно служить исследованию биологических процессов и находить полезное применение. Немецкие синтетические биологи сообщают о прогрессе, достигнутом на этом поприще: им впервые удалось создать искусственные клетки, которые могут обмениваться между собой сигнальными молекулами. Такая коммуникация может вызвать производство РНК или белков в синтетических конструкциях.
Речь идет о новом, очень интересном, но вызывающим споры научном поле деятельности: в рамках синтетической биологии исследователи различных направлений разрабатывают системы с различными биологическими признаками, не встречающимися в природе. При этом существует три постановки цели, или 3 стратегических направления. Некоторые ученые пробуют упростить живые организмы до самого необходимого набора системных компонентов. Другие наоборот, встраивают синтетические элементы в живое существо, чтобы добиться новых свойств. Такое вмешательство синобиологов в живые существа вызывает обильные споры и разногласия.
Третья категория ученых не делает никаких модернизированных живых существ: из искусственных компонентов и химических соединений, на основе примеров взятых у природы, они создают системы, обладающие свойствами живых существ. Если конкретнее, исследователи сейчас работают над клеточноподобными системами, которые будут в состоянии повторять поведение живых организмов. Этой цели посвятила свою работу команда под руководством Фридриха Штиммель из технического университета Мюнхена в Германии.
Микроткань с наличием внутренней коммуникации
Как сообщают ученые, сейчас им удалось сделать искусственные клеточные группы, внутри которых возможна межклеточная коммуникация. Эти клеточные «узлы» создаются из клеткоподобных единиц размером от 10 до 100 микрометров. Они представляют из себя капли, окруженные слоем жира – липидной мембраной. Внутри находятся биохимические реакционные растворы и генетический материал. Засчет вышеупомянутого, и при определенных условиях в синтетических клетках могут образовываться РНК (рибонуклеиновые кислоты) или белки – таким образом, синтетические клетки приобретут способность к своеобразной генной экспрессии.
Чтобы дать клеткам микроткани возможность вступать друг с другом в коммуникацию, исследователи встроили мельчайшие протеиновые каналы в мембраны синтетических клеток, через которые они смогли обмениваться сигнальными молекулами. Реальность функционирования данной концепции ученые задокументировали экспериментом: они смогли послать химические импульсы через слой клеток – послав таким образом информацию. Таким образом, клетки связались друг с другом во времени и пространстве. Синтетическая система стала динамичной, подобно природной ткани.
На шаг ближе к природе
Как сообщают ученые, сигналы можно использовать даже для того, чтобы исходно одинаковые клетки ткани сподвигнуть к различным изменениям. „Наша система является первым шагом к созданию синтетических тканеподобных материалов, демонстрирующих сложное пространственно-временное поведение, в которых отдельные клетки ведут себя подобно настоящим клеткам биоорганизмов – т.е. могут отличать себя от других клеток“, подводит итог Штиммель.
Но всё же: каким целям может служить копирование биосистем?
Как объясняют исследователи, данные модели помогают понять, как смогли возникнуть высшие формы жизни. Поскольку в сложных организмах клетки смогли каким-то образом сперва специализироваться, а затем распределить работу между собой. Как возникали такие сложные системы – один из самых интересных вопросов базовой науки. Ну и разумеется возможно целевое применение данных исследований: искусственные клеточные соединения могут использоваться как мини-фабрики, для производства определенных биомолекул – в ближайшем будущем. При этом напрашиваются на ум фармацевтические кампании...
По материалам онлайн-издания wissenschaft, перевод с немецкого medicaltranslate