ΗΠΑ: Επιστήμονες δημιούργησαν συνθετικά κύτταρα

*Μοιάζουν και λειτουργούν όπως τα ανθρώπινα

Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας στις ΗΠΑ δημιούργησαν συνθετικά κύτταρα που μιμούνται τη συμπεριφορά των ανθρώπινων κυττάρων. Το πρωτοποριακό αυτό επίτευγμα θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στην αναγεννητική ιατρική, στην ανάπτυξη συστημάτων χορήγησης φαρμάκων και διαγνωστικών ιατρικών εργαλείων.
«Η ανακάλυψή μας θα μπορούσε να οδηγήσει στην κατασκευή ιστών που θα είναι ευαίσθητοι στις αλλαγές στο περιβάλλον τους και θα συμπεριφέρονται με δυναμικό τρόπο», δήλωσε η Ρόνιτ Φρίμαν, η οποία ηγείται μιας διεπιστημονικής ομάδας που αναπτύσσει νέα υλικά χρησιμοποιώντας βιολογικά συστατικά που έχουν την ικανότητα να επαναπρογραμματίζονται.
Τα κύτταρα και οι ιστοί αποτελούνται από πρωτεΐνες που λειτουργούν ταυτόχρονα και δημιουργούν δομές. Στον πυρήνα κάθε κυττάρου βρίσκεται ο κυτταροσκελετός – ένα δυναμικό, πλούσιο σε πρωτεΐνες ικρίωμα που δίνει στο κύτταρο τη δομή και την ευελιξία του. Χωρίς αυτόν, τα κύτταρα θα ήταν απλώς άμορφες μάζες και δεν θα μπορούσαν να διαιρεθούν, να μετακινηθούν ή να εκτελέσουν οποιαδήποτε από τις βασικές τους εργασίες.

Η ομάδα της Φρίμαν κατάφερε να δημιουργήσει συνθετικά κύτταρα με λειτουργικό κυτταροσκελετό. Για να το επιτύχουν αυτό, χρησιμοποίησαν μια τεχνολογία προγραμματισμού του DNA η οποία κατευθύνει τα πεπτίδια σε συγκεκριμένες αλληλουχίες, προκειμένου να συνεργαστούν και να δημιουργήσουν έναν κυτταροσκελετό.
«Κανονικά, το DNA δεν εμφανίζεται στον κυτταροσκελετό», εξήγησε η Φρίμαν. «Επαναπρογραμματίσαμε αλληλουχίες του DNA έτσι ώστε να λειτουργεί ως αρχιτεκτονικό υλικό το οποίο συνδέει τα πεπτίδια μεταξύ τους. Μόλις τοποθετήσαμε αυτό το προγραμματισμένο υλικό σε μια σταγόνα νερού, οι δομές πήραν σχήμα» πρόσθεσε.
Η ικανότητα προγραμματισμού του DNA με αυτόν τον τρόπο δίνει τη δυνατότητα στους επιστήμονες να δημιουργήσουν κύτταρα τα οποία εξυπηρετούν συγκεκριμένες λειτουργίες και ρυθμίζουν την κυτταρική απόκριση σε εξωτερικούς στρεσογόνους παράγοντες. Ενώ τα ζωντανά κύτταρα είναι πιο πολύπλοκα από τα συνθετικά που δημιουργήθηκαν στο εργαστήριο της Φρίμαν, είναι επίσης πολύ πιο απρόβλεπτα και ευαίσθητα σε εχθρικά περιβάλλοντα, όπως οι υψηλές θερμοκρασίες.
«Τα συνθετικά κύτταρα ήταν σταθερά ακόμη και στους 50 βαθμούς Κελσίου, ανοίγοντας τον δρόμο για τη δημιουργία κυττάρων με εξαιρετικές ικανότητες σε περιβάλλοντα που κανονικά είναι ακατάλληλα για την ανθρώπινη ζωή», σημείωσε η ερευνήτρια.
Όπως εξήγησε η Φρίμαν, τα υλικά που δημιουργούν θα μπορούν να εκτελούν μια συγκεκριμένη λειτουργία και στη συνέχεια θα τροποποιούνται ώστε να εκτελέσουν μια νέα λειτουργία. Η χρήση και η εφαρμογή τους μπορεί να προσαρμοστεί με την προσθήκη διαφορετικών πεπτιδίων ή DNA για τον προγραμματισμό κυττάρων σε υλικά όπως οι ιστοί. Αυτά τα νέα υλικά μπορούν στη συνέχεια να ενσωματωθούν με άλλες τεχνολογίες συνθετικών κυττάρων. Ορισμένες πιθανές εφαρμογές μπορεί να φέρουν επανάσταση σε τομείς όπως η βιοτεχνολογία και η ιατρική.
«Αυτή η έρευνα μας βοηθά να κατανοήσουμε τι είναι αυτό που δημιουργεί τη ζωή. Αυτή η τεχνολογία συνθετικών κυττάρων δεν θα μας επιτρέψει απλώς να αναπαράγουμε αυτό που κάνει η φύση, αλλά και να δημιουργήσουμε υλικά που ξεπερνούν την ίδια τη βιολογία» κατέληξε η Φρίμαν.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Chemistry.