ノースカロライナ大学チャペルヒル校の研究者らは、プログラムされたDNAを用いて、まるで生きている細胞のように振る舞う機能的な人工細胞を実験室で構築することに成功した。フリーマン研究室は、天然に存在するタンパク質を回避する新しいアプローチを使用して、機能的な細胞骨格を備えた細胞を設計しました。
ロニット・フリーマンと彼女のチームは、生命の基本的な構成要素であるDNAとタンパク質を操作して、人体にあるものによく似た人工細胞を作成することに成功したことを実証しました。フリーマン氏によると、合成細胞は50℃の温度でも安定していたという。これにより、「通常は人間の生活に適さない環境でも、並外れた能力を備えた細胞を生産できる可能性」が開かれたという。
フリーマンは、長持ちする素材を作成するのではなく、 言う、それらのマテリアルはタスク用に作成され、特定の機能を実行し、その後新しい機能を実行するために変更されます。この成果は、再生医療、薬物送達法、診断技術の開発に大きな期待をもたらします。 「この発見のおかげで、私たちは環境の変化に敏感に反応して動的に動作する人工布地や布地について考えることができるようになりました」とフリーマン氏は言う。
細胞と組織はタンパク質に依存してさまざまなタスクを実行し、重要な構造を構築します。そのような構造の 1 つである細胞骨格は、細胞の枠組みとして機能し、細胞が適切に機能することを可能にします。細胞骨格は、細胞の形状を維持し、環境への反応を促進するために重要です。研究チームは、天然タンパク質を回避する新しいアプローチを使用して、機能的な細胞骨格を備えた人工細胞を設計しました。彼らはプログラムされたペプチド DNA 技術と呼ばれる高度な技術を開発しました。この方法は、タンパク質の基本構成要素であるペプチドと、細胞骨格を構築するために処理された遺伝物質の間の連携を組織します。その結果、これらの操作された細胞はその形状を適応させ、環境信号に応答することができ、合成生物学の驚くべき可能性を実証しています。
「DNA は通常、細胞骨格には現れません。私たちは DNA 配列を再プログラムして、ペプチドを結合する建築材料として機能するようにしました」とフリーマン氏は語った。 「このプログラムされた材料を水滴の中に入れると、構造が形を整えました。」
この前例のない DNA プログラム能力により、科学者は特定の目的に合わせて調整された細胞を作成したり、外部ストレスに対するこれらの細胞の反応を制御したりすることができます。フリーマン研究所で作成された合成細胞は、生細胞のような複雑さはありませんが、一定レベルの予測可能性と、極端な温度などの過酷な条件に対する耐性を備えています。
フリーマン氏は、耐久性のある素材を作ることに焦点を当てるのではなく、これらの細胞の適応性を強調します。細胞は特定の機能を実行し、その後新しいタスクに適応するように設計されています。
さまざまなペプチドまたは DNA 構築物を組み込むことにより、これらの材料は組織内の細胞をプログラムするように調整できます。このような多用途性により、他の合成細胞技術との統合の機会が開かれ、バイオテクノロジーや医学などの分野に革命を起こす可能性があります。
「この研究は、生命が何でできているかを理解するのに役立ちます」とフリーマン氏は言います。 「この合成細胞技術により、自然の働きを再現できるだけでなく、生物学的な材料よりも優れた材料を作成することも可能になります。」
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