Будущее медицины: искусственные формы жизни
Создание искусственной жизни — это не только тема научной фантастики, но и перспективное направление исследований. Доцент Ченгуан Лоу из Университета Южной Дании и профессор Ханбин Мао из Университета штата Кент являются создателями особой искусственной гибридной молекулы, которая может стать основой для искусственных форм жизни. Их обзор состояния исследований в этой области опубликован в журнале Cell Reports Physical Science.
Цель: диагностика и лечение болезней
Лоу видит будущее этой технологии в создании вирусных вакцин (модифицированных и ослабленных версий вируса) и искусственных форм жизни для диагностики и лечения заболеваний. Идея заключается в том, чтобы создать искусственный организм, который мог бы стать «естественным врагом» для патогенов, не имеющих таковых в природе, например, некоторых вирусов. Такие формы также могут действовать как нанороботы, доставляющие лекарства или диагностические элементы в организм пациента.
По оценкам Лоу, искусственная вирусная вакцина может появиться примерно через 10 лет. Создание же искусственной клетки — более отдалённая перспектива, поскольку требует контроля над множеством элементов.
Строительные блоки: ДНК и пептиды
ДНК и пептиды — ключевые биомолекулы природы. ДНК-технология обеспечивает прецизионный контроль над сборкой структур, но обладает ограниченным химическим функционалом (всего 4 основания: A, C, G, T). Пептидная технология, использующая 20 аминокислот, предоставляет широкие химические возможности. Комбинируя сильные стороны обоих подходов, можно создавать более совершенные биологические объекты.
В 2022 году команда Мао и Лоу успешно соединила трёхцепочечные структуры ДНК с трёхцепочечными пептидными структурами, создав искусственную гибридную молекулу (Nature Communications).
Достижения в области гибридных структур
- Оксфордский университет: создана наномашина из ДНК и пептидов, способная «просверливать» клеточную мембрану, образуя искусственный мембранный канал.
- Университет штата Аризона (Николас Стефанопулос): достигнута самоорганизация ДНК и пептидов в 2D и 3D структуры.
- Северо-Западный университет: показано, что ДНК и пептиды могут совместно самоорганизовываться с образованием микрофибр.
- Университет Бен-Гуриона: на основе гибридных молекул создана сферическая структура типа «луковицы» для доставки противораковых препаратов.
Революция в здравоохранении
По мнению Ченгуана Лоу, общая ценность этих исследований — в повышении способности общества диагностировать и лечить болезни. В будущем произвольное создание гибридных наномашин, вирусных вакцин и даже искусственных форм жизни из этих строительных блоков может стать реальностью и совершить революцию в здравоохранении.