Бактерии можно запрограммировать на эффективное производство лекарств благодаря прорывным исследованиям в области синтетической биологии с использованием инженерных принципов, проведенным Университетом Уорика и Университетом Суррея.
Во главе с Центром интегративной синтетической биологии Уорвика в Инженерной школе Уорика и факультетом здравоохранения и медицинских наук Университета Суррея новое исследование показало, как динамически управлять распределением основных ресурсов внутри сконструированных клеток. потенциал синтетического программирования клеток для борьбы с болезнями и производства новых лекарств.
Исследователи разработали способ эффективного контроля распределения рибосом - микроскопических «фабрик» внутри клеток, которые строят белки, поддерживающие жизнь и функционирование клетки - как в синтетической цепи, так и в клетке-хозяине.
Синтетические схемы могут быть добавлены к клеткам, чтобы улучшить их и заставить выполнять определенные функции, предоставляя огромные новые возможности для будущего здравоохранения и фармацевтики, включая потенциал для клеток, специально запрограммированных для производства новых антибиотиков и других полезных соединений.
Клетка имеет только конечное количество рибосом, и синтетическая цепь и клетка-хозяин, в которую встроена схема, конкурируют за этот ограниченный пул ресурсов. Важно, чтобы у обоих было достаточно рибосом, чтобы они могли выживать, размножаться и процветать. Без достаточного количества рибосом либо цепь выйдет из строя, либо клетка погибнет, либо и то, и другое.
Используя инженерный принцип контура управления с обратной связью, обычно используемого в системах управления полетом самолета, исследователи разработали и продемонстрировали уникальную систему, с помощью которой рибосомы могут распределяться динамически, поэтому, когда синтетическая цепь требует большего количества рибосом для функционировать должным образом, ей будет выделено больше, а клетке-хозяину - меньше, и наоборот.
Деклан Бейтс, профессор биоинженерии Инженерной школы Уорикского университета и содиректор Уорикского центра интегративной синтетической биологии (WISB), прокомментировал:
"Синтетическая биология направлена на то, чтобы упростить создание клеток, чтобы мы могли решить многие из наиболее важных проблем, стоящих перед нами сегодня - от производства новых лекарств и методов лечения до поиска нового биотоплива и материалов. Этот проект был чрезвычайно захватывающим. увидеть инженерную идею, разработанную на компьютере, построенную в лаборатории и работающую внутри живой клетки." eng logo
Хосе Хименес, преподаватель синтетической биологии на факультете здравоохранения и медицинских наук Университета Суррея:
"Конечная цель выборочного манипулирования клеточными функциями, подобного тому, что осуществляется в этом проекте, состоит в том, чтобы понять фундаментальные принципы самой биологии. Изучая, как работают клетки, и проверяя ограничения, в которых они развиваются, мы можем придумать способы более эффективной инженерии клеток для широкого спектра применений в биотехнологии"
Рибосомы живут внутри клеток и строят белки, когда это необходимо для клеточной функции. Когда клетке нужен белок, ядро создает мРНК, которая отправляется на рибосомы, которые затем синтезируют необходимые белки, связывая нужные аминокислоты вместе в цепочку.