合成生物学の新たな進歩のおかげで、人工材料と生体材料の間の境界線はますます曖昧になってきています。ノースカロライナ大学チャペルヒル校の研究者らは、生細胞のように動作するが、ひねりが加えられた合成細胞を作成した。これらは、複数の機能を実行し、自然の細胞では不可能な条件で動作するように再プログラムすることができます。秘密？ DNA とタンパク質で構築された自己組織化合成細胞骨格。
建築材料としての DNA
天然の細胞では、細胞骨格は構造と安定性を提供し、他の細胞成分を保護します。細胞の種類に応じて、この細胞骨格は多かれ少なかれ柔軟性があり、周囲の環境に対してさまざまな方法で反応し、細胞に特殊な能力を与えます。
しかし、DNA は通常、細胞骨格の一部ではありません。研究者らは、ペプチドを結合する建築材料として機能するように DNA 配列を再プログラムする必要がありました。 「私たちは、ペプチドを結合する建築材料として機能するように DNA 配列を再プログラムしました」と彼は説明します。 ロニット・フリーマン、研究の筆頭著者 ここであなたにリンクします。
このプログラムされた材料を水滴の中に入れると、構造が形を成します。
多機能合成細胞
前述したように、DNA をさまざまな方法で自己集合するようにプログラムできるため、研究者はさまざまな機能を持つ合成細胞を作成することができます。また、それらは 1 つの目的に固定されているわけではありません。溶液の温度を変更することで、さまざまな構成をトリガーできます。異なるペプチドやDNA配列を組み合わせることで、プログラム可能な組織をより大規模に取得できると研究チームは述べている。
これらの合成細胞は生細胞ほど複雑ではありませんが、操作が容易で、天然の細胞が耐えられない条件下でも機能することができます。
合成細胞は50℃でも安定であったため、通常は人間の生活には適さない環境でも、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。
ロニット・フリーマン、ノースカロライナ大学
医学の新たなフロンティアに向けて
他の合成セル技術と統合されたこれらのプログラム可能なセルは、以下のようなさまざまな分野で応用できる可能性があります。 再生医療 診断ツールを通じて薬物送達システムへ。
たとえば、損傷した組織を修復するように設計され、局所的な状態に適応し、細胞増殖の刺激から炎症の抑制まで複数のタスクを実行できる合成細胞を想像してみてください。あるいは、薬物を充填した人工細胞は、体内の特定の部位に到達し、制御されたターゲットを絞った方法で「貨物」を放出することができます。
繰り返しになりますが、カスタマイズされた化合物や材料、あるいは水や空気の汚染物質を浄化するように設計された人工細胞を生産できる合成細胞工場です。自己修復機能や外部刺激に適応する機能を備えた合成繊維。リストはまだまだ続きます。
合成細胞、生物学の一歩前進
この研究は、天然のものと比較して新しい、または改善された機能を備えた人工生物学的システムを作成することを目的とした学問である合成生物学の分野における重要な進歩を表しています。
これまで、この分野における研究の多くは、生きた細胞内に合成遺伝子回路を作成し、望ましい機能を実行するようにDNAを再プログラムすることに焦点を当ててきた。しかし、フリーマン氏らのアプローチはさらに進んで、自由にプログラムできる自己集合細胞骨格を備えた完全に合成された細胞をゼロから作成するものだ。
もちろん、こうした未来のシナリオにはまだ程遠いです。フリーマン氏らによって作成された合成細胞は、天然の細胞に比べてまだ比較的単純であり、その複雑さと機能を高めるためには多くの研究が残されています。しかし、この研究は、有機と合成の境界がますます曖昧になる未来の基礎を築きます。合成細胞が天然細胞と同等、またはそれを超えて機能し、以前は考えられなかった技術や応用への道を開く未来。
