Биоинженеры на пути к созданию искусственных органов: как это работает?
Каждый организм уникален, и каждый его орган играет важную роль в его работе. Но что делать, если один из органов выходит из строя? Биоинженеры ищут способы, как заменить или улучшить поврежденные органы, чтобы спасти жизнь людей. В настоящее время ученые заняты созданием искусственных органов, которые могут заменить дефектные органы в человеческом теле. Однако, чтобы создать искусственные органы, нужно понимать стволовые клетки и генетические инструкции, которые определяют их функции и свойства.
Исследование роли стволовых клеток и их генетических свойств имеет большое значение в развитии медицины и биотехнологии.
Ученые изучают генную регуляторную сеть, которая контролирует работу стволовых клеток, чтобы понять, как они могут быть использованы для создания искусственных органов и тканей. Джошуа Марк Брикман исследовал происхождение главного гена, который контролирует эту сеть, что может помочь в создании более эффективных стволовых клеток в лабораторных условиях. Важно понимать, что стволовые клетки могут дифференцироваться в разные типы клеток, что делает их потенциально ценными инструментами в медицине, исследовании и биотехнологии.
Плюрипотентные стволовые клетки обладают способностью дифференцироваться в различные типы клеток, включая, например, клетки сердца. Изучение процессов, регулирующих этот процесс дифференциации, может помочь в создании эффективных методов получения плюрипотентных стволовых клеток в лаборатории, что в свою очередь может привести к новым достижениям в области медицины.
Изучение живой ископаемой рыбы, называемой целакант, поможет углубить понимание свойств плюрипотентности стволовых клеток, которые обычно связываются с млекопитающими.
Ученые выявили главный ген, контролирующий стволовые клетки у целаканта, который может поддерживать их плюрипотентность. Путем замены гена OCT-4 у людей и мышей на версию гена целаканта в стволовых клетках мыши, исследователи надеются достичь более эффективных результатов в создании органов в лабораторных условиях.
Научное открытие, согласно которому центральный фактор, регулирующий генную сеть в стволовых клетках, уже существовал на ранних этапах эволюции, свидетельствует о глубокой связи между рыбами и млекопитающими, а также о том, что стволовые клетки имеют глубокое корневое происхождение. Изучение клеток древней рыбы, такой как целакант, помогает ученым лучше понимать эволюционную историю и развитие стволовых клеток. Отмечается, что чем дальше в прошлое эволюции уходить, тем примитивнее становятся организмы, что позволяет выделить наиболее важные гены и свойства, сформировавшиеся на ранних стадиях развития.
Эволюция структуры белков животных
Исследователи провели анализ более 40 видов животных, включая акул, мышей и кенгуру, чтобы изучить эволюцию структуры белков. Для обеспечения хорошей выборки основных точек ветвления в эволюции был тщательно отобран широкий спектр видов.
Используя искусственный интеллект, были разработаны 3D-модели различных форм белков OCT-4. Анализ моделей показал, что общая структура белка сохраняется в течение всей эволюции, хотя некоторые части могут менять свое положение в зависимости от вида. Эти изменения могут влиять на способность стволовых клеток превращаться в разные типы клеток. Ученые рассчитывают использовать эти данные для создания искусственных органов, что является возможным благодаря современным технологиям и новому открытию в области белков.