Vědci vytvořili umělé buňky z programovatelné DNA. Jsou odolnější než ty přírodní

Tým pod vedením Ronit Freemanové provedl experiment, ve kterém vědci manipulovali s DNA a proteiny – základními stavebními kameny života. Cílem bylo vytvořit buňky, které vypadají a chovají se jako přirozené buňky lidského těla. Podařilo se, výzkumníci tento úspěch považují za zásadní pro budoucí pokrok v medicíně. Mohl by být přínosem pro regenerativní medicínu, systémy pro podávání léků i účinnější diagnostické nástroje.

„Díky tomuto objevu můžeme uvažovat o konstrukci látek nebo tkání, které mohou být citlivé na změny ve svém prostředí a chovat se dynamicky,“ popsala konkrétní možnosti Freemanová.

Vesmír ukrytý v buňce

Lidské tělo je tvořené buňkami, průměrně je člověk postavený z přibližně 40 bilionů těchto „cihliček“. Buňky se skládají z proteinů, které se spojují, aby plnily nejrůznější úkoly a vytvářely složitější struktury – tkáně. Proteiny jsou také nezbytné pro vytvoření kostry buňky, které se říká cytoskelet. Bez něj by buňky nemohly fungovat, umožňuje jim pružnost – a to jak ve tvaru, tak v reakci na prostředí. Tento systém proteinových vláken navíc buňce pomáhá se dělit a je důležitý i pro přenos látek uvnitř.

Freemanová s kolegy použila přirozené proteiny, aby z nich vytvořila buňky s funkčním cytoskeletem, které mohou měnit tvar a reagovat na své okolí. Vědci k tomu využili novou programovatelnou technologii „peptid-DNA“, která řídí spolupráci peptidů, stavebních kamenů proteinů, a přepracovaného genetického materiálu tak, aby společně vytvořily cytoskelet. Zjednodušeně – vědci mohou naprogramovat DNA k tomu, aby skládala dohromady materiál buněk.

„DNA se běžně v cytoskeletu nevyskytuje,“ vysvětluje Freemanoová. „Přeprogramovali jsme proto sekvence DNA tak, aby fungovala jako stavební materiál, který váže peptidy dohromady. Jakmile jsme tento naprogramovaný materiál umístili do kapky vody, struktury získaly tvar,“ přiblížila.

V důsledku to znamená, že vědci mohou tímto způsobem vytvářet buňky sloužící specifickým funkcím, a dokonce jsou schopní detailně vyladit reakci buňky na různé faktory, které ji ohrožují. Jde stále o dost primitivní kopie živých buněk. Ty jsou sice výrazně složitější, ale jejich syntetické „příbuzné“ vytvořené v laboratoři profesorky Freemanové jsou zase díky tomu méně náchylné k náhodným změnám a také lépe odolávají třeba vyšším teplotám. „Syntetické buňky byly stabilní i při teplotě 50 stupňů Celsia, což otevírá možnost výroby buněk s mimořádnými schopnostmi v prostředí, které je pro lidský život běžně nevhodné,“ doplňuje Freemanová.

Lepší než přírodní?

Podle vědkyně jsou „její buňky“ vytvořené tak, aby vykonávaly určitou funkci a pak se modifikovaly, aby mohly plnit úkol nový. Jejich využití lze poměrně snadno přizpůsobit nové funkci přidáním různých peptidových nebo DNA vzorů. Tím by se daly buňky programovat, aby tvořily nejrůznější druhy tkání. Tyto nové materiály lze spojit s dalšími technologiemi syntetických buněk, to všechno s potenciálními aplikacemi, které by mohly způsobit revoluci v biotechnologii či lékařství.

„Tento výzkum nám pomáhá pochopit, co tvoří život,“ dodává Freemanová. „Technologie syntetických buněk nám umožní nejen reprodukovat to, co dělá příroda, ale také vyrábět materiály, které překonávají biologii,“ věří vědkyně.