Исследователи расширили инструментарий синтетической биологии: новый метод может позволить перепрограммировать клетки млекопитающих

Синтетическая биология стремится искусственно наделить клетки способностью решать критические проблемы в медицине, энергетике и экологии, собирая генетические компоненты в "схемы", выполняющие логические операции. Для успеха потребуется гораздо больше надежных генетических компонентов, чем доступное сейчас небольшое количество "готовых" бактериальных частей.

Новый метод, разработанный биомедицинскими инженерами Бостонского университета Ахмадом С. Халилом и Джеймсом Дж. Коллинзом совместно с коллегами из Гарвардской медицинской школы, Массачусетской больницы общего профиля и MIT, может значительно увеличить число генетических компонентов в арсенале синтетических биологов и, как следствие, размер и сложность создаваемых генетических схем. Это может кардинально улучшить их усилия не только по пониманию поведения и развития биологических организмов, но и по их перепрограммированию для практических применений.

Метод, описанный в онлайн-выпуске Cell от 2 августа, предлагает новую парадигму для конструирования и анализа генетических схем в эукариотах — организмах, чьи клетки содержат ядра, от дрожжей до человека. Вместо того чтобы строить эти схемы из готовых бактериальных частей и переносить их в эукариоты, как делает большинство синтетических биологов, Халил и его коллеги сконструировали схемы, используя модульные функциональные части самих эукариот.

При финансировании Howard Hughes Medical Institute, Defense Advanced Research Projects Agency и других источников исследовательская группа создала свои синтетические генетические компоненты из класса белков, известных как цинковые пальцы, которые можно запрограммировать на связывание с нужными последовательностями ДНК. Модульность новых частей позволяет создавать широкий спектр функций, конструировать гораздо более крупные и сложные генетические схемы, чем это возможно сейчас с бактериальными частями, и, в конечном итоге, разрабатывать гораздо более мощные приложения.

"Наше исследование может привести к терапевтическим применениям, таким как динамическая модификация и контроль генов и генетических сетей, важных при заболеваниях человека", — сказал Халил. Потенциальные медицинские применения включают терапию стволовыми клетками для лечения травм и болезней, а также внутриклеточные устройства и схемы для диагностики ранних стадий рака и других заболеваний. Новый метод также может позволить группам клеток выполнять вычислительные задачи высокого порядка для обработки сигналов окружающей среды в сенсорных приложениях.