Повышена точность прогноза поведения генов для создания лекарственных клеток

МОСКВА, 20 февраля. /ТАСС/. Специалисты Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) усовершенствовали искусственную модель генной цепи (репрессилятор), которая за счет более высокой точности прогноза свойств генов поможет создавать лекарственные клетки, выделяющие в организме инсулин или обезболивающее "по расписанию". Об этом сообщили ТАСС в пресс-службе вуза.

Репрессиляторы, первый из которых был создан 25 лет назад, используются в области синтетической биологии, при помощи которой ученые создают уникальные биологические системы с заданными свойствами. Такая модель представляет собой замкнутую цепь из трех генов, комбинация которых в природе не встречается. Она помогает исследователям спрогнозировать поведение новых генетических систем еще до их создания. Авторы повысили точность этих прогнозов за счет учета новых факторов, влияющих на работу репрессилятора: времени производства белка и количества молекул в клетке.

"Ученые ПНИПУ впервые создали модель, которая позволяет более достоверно описать процессы, происходящие в реальных клетках. Это поможет проектировать надежные генетические программы. В медицине на основе этого открытия можно будет создавать специальные лекарственные клетки, которые вживляют пациенту. Например, клетки, которые сами вырабатывают инсулин и выбрасывают его в кровь короткими импульсами тогда, когда это нужно, а не непрерывно. Или клетки, которые ритмично доставляют обезболивающие вещества прямо в нужный орган", - сообщили ТАСС в университете.

Авторы дополнили репрессилятор алгоритмом, который учитывает случайные (вероятностные) события на молекулярном уровне. В живой клетке появление и разрушение молекул белка происходят в случайные моменты времени. Вероятностный алгоритм позволяет модели учитывать эти случайные события и делает ее расчеты максимально приближенными к тому, что происходит в живой клетке.

"Теперь <…> инженеры могут проектировать генетические конструкции иначе. Раньше они пытались максимально подавить возникающие в клетке "случайности", считая их помехой. Однако это необходимый элемент работы генов, который помогает им быстрее синхронизироваться - работать строго по очереди, что важно для разработки лекарственных клеток. Это объясняет, почему реальные клетки всегда справляются с настройкой быстрее, чем предсказывали старые модели", - также пояснили в ПНИПУ.