Znanstvenici pretvorili ljudske stanice u “živa računala”

Hebrew University of Jerusalem objavilo je značajan znanstveni iskorak koji bi u budućnosti mogao promijeniti način liječenja brojnih bolesti. Istraživači Keren Roas i Lior Nissim prvi su uspjeli stvoriti umjetne genetske sustave unutar ljudskih stanica koji mogu obrađivati složene informacije i izvršavati precizno zadane upute, gotovo poput minijaturnih bioloških računala. Cilj ovakve tehnologije jest omogućiti stanicama da samostalno prepoznaju znakove bolesti i reagiraju na njih, no dosad je najveći problem bio nedostatak odgovarajućih genetskih “građevnih blokova” koji bi omogućili izvođenje složenih bioloških operacija. Novi pristup omogućuje složenije “izračune” Dosadašnja rješenja funkcionirala su korak po korak, pri čemu je svaka nova naredba zahtijevala dodatni sloj genetskih operacija unutar stanice. Kako je sustav postajao složeniji, tako su se smanjivale njegova pouzdanost i učinkovitost. Tim iz Jeruzalema razvio je potpuno drugačiji pristup koji omogućuje izvođenje složenih bioloških programa uz znatno manji broj koraka i manje genetskog materijala. Time se zadržava normalna funkcija stanice bez njezina preopterećenja. Stanice koriste prirodni RNA mehanizam Istraživači su iskoristili prirodni proces poznat kao RNA trans-splicing, tijekom kojeg se dijelovi genetskih poruka spajaju unutar stanice. Taj su mehanizam kombinirali s vlastitim umjetno dizajniranim regulatornim elementima, stvarajući posebne molekularne alate koji djeluju poput bioloških procesora. Oni mogu aktivirati određene gene prema unaprijed definiranim pravilima te istodobno obrađivati više različitih bioloških signala, što cijeli sustav čini znatno učinkovitijim. Izradili biološki zbrajač i multiplekser Kako bi pokazali mogućnosti svoje tehnologije, znanstvenici su izradili nekoliko bioloških sustava koji oponašaju poznate računalne komponente. Među njima se nalazi biološki full adder, odnosno sklop sposoban za jednostavne binarne izračune, slične onima koje obavlja 3-bitna jedinica računalnog procesora. Osim toga razvili su i biološki multiplekser, komponentu koja odabire jedan od više ulaznih signala i prosljeđuje ga dalje, baš kao u klasičnoj elektronici. Rad svih sustava pratili su pomoću fluorescentnih proteina koji svijetle različitim bojama, što je omogućilo precizno praćenje aktivnosti unutar stanica. Ugrađen je i sigurnosni mehanizam Istraživači upozoravaju da primjena ovakvih sustava u ljudskom organizmu još uvijek nosi određene rizike. Zbog toga su u sustav već ugradili sigurnosni mehanizam. Ako stanica prepozna nepravilnu ili preopterećenu konfiguraciju, automatski aktivira posebno upozorenje koje bi u budućnosti moglo spriječiti ozbiljne pogreške tijekom medicinskih terapija. Moguća primjena u liječenju raka Znanstvenici vjeruju da bi ovakve “pametne stanice” jednog dana mogle neprekidno pratiti stanje organizma. Primjerice, jedna programirana stanica mogla bi istovremeno analizirati više biomarkera bolesti te osloboditi lijek tek kada prepozna točno određenu kombinaciju znakova bolesti. Kako bi demonstrirali taj koncept, istraživači su programirali stanice da proizvode interleukin-15 (IL-15), protein koji aktivira imunološki sustav i potiče ga na borbu protiv stanica raka. Iako je tehnologija još uvijek u ranoj fazi razvoja, predstavlja važan korak prema budućim staničnim terapijama u kojima bi ljudske stanice mogle samostalno dijagnosticirati bolesti i ciljano pokretati liječenje bez potrebe za vanjskom intervencijom. Alan MilićThe post Znanstvenici pretvorili ljudske stanice u “živa računala” first appeared on PC CHIP.