Биоинженеры разработали «умные клетки» для быстрого реагирования на болезни
Ученые из Университета Райса (Техас) разработали новый метод, позволяющий программировать клетки человека для борьбы с заболеваниями. Исследование, опубликованное в журнале Science, стало важным шагом в развитии синтетической биологии. Новая технология может лечить сложные болезни, такие как рак и аутоиммунные заболевания.
«Представьте себе, что клетки могут самостоятельно распознавать сигналы болезни — например, воспаление или рост опухоли — и сразу же реагировать, выделяя лекарства, без ущерба другим клеткам», — объяснил ведущий автор исследования Сяоюй Ян.
В основе технологии лежит процесс, называемый фосфорилирование — это способ, с помощью которого клетки передают сигналы. Он напоминает каскадное падение домино: одно событие запускает другое. Исследователи научились создавать искусственные цепи сигналов, позволяющие клеткам «решать», как реагировать на внешние раздражители.
Раньше ученые пытались изменить уже существующие сигнальные пути в клетках, но это было сложно и ограниченно. Нынешний подход строится на создании совершенно новых цепей. Теперь ученые научились проектировать сигналы так, чтобы они работали быстро и эффективно, как это делает сам организм.
В чем разница между естественным иммунным ответом организма и искусственным?
Защитные механизмы организма — это универсальный инструмент, который хорошо работает в большинстве случаев, но имеет ограничения. Если предыдущие технологии требовали нескольких часов, то фосфорилирование запускает процессы за секунды. Это особенно важно для терапии, где требуется мгновенная реакция. Например, если опухоль «прячется» от иммунной системы, естественные клетки могут ее не заметить. Искусственно запрограммированные клетки смогут распознавать специфические маркеры опухоли и атаковать ее. Такой метод делает лечение более эффективным и безопасным для сложных, редких или плохо изученных заболеваний
Эксперименты показали, что новые цепи способны усиливать слабые сигналы и преобразовывать их в сильные реакции. Ученые также доказали, что их технология может быть использована для лечения аутоиммунных заболеваний.
«Наши клетки теперь можно программировать для обнаружения и лечения болезней в реальном времени. Это открывает огромные возможности для медицины», — добавил соавтор исследования Калеб Дж. Башор.
Директор института Кэролайн Аджо-Франклин отметила, что это важный шаг для управления клеточными процессами у человека и что они впервые настроили процесс, который позволяет так точно и быстро влиять на реакцию клеток млекопитающих. Этот подход может перевернуть представление о лечении болезней, позволяя организму самостоятельно справляться с проблемами, за счет встроенного механизма самоисцеления.
