Программирование человеческих клеток для выполнения логических инструкций

Исследователи из Бостонского университета разработали новый метод инженерии клеток млекопитающих, позволяющий программировать их поведение. Техника описана в журнале Nature Biotechnology.

В основе подхода — использование ДНК-рекомбиназ, ферментов, которые могут вырезать и сшивать ДНК в заданных участках. Это позволяет управлять производством белков в клетке. Ранее для программирования клеток часто использовали белки-транскрипционные факторы, но в клетках млекопитающих этот метод не давал стабильных результатов во всех средах.

В эксперименте учёные смогли запрограммировать клетку человеческой почки на производство флуоресцентного белка, заставляющего её светиться в определённых условиях. Добавление других фрагментов ДНК позволило создать рекомбиназы, активируемые только в присутствии конкретного химического вещества.

Методом вырезания, добавления новых фрагментов и сшивания ДНК исследователи создали 113 уникальных биологических схем с показателем успеха 96,5%. В одном из примеров они создали био-схему, имитирующую булеву таблицу поиска с шестью входами, способную выполнять 16 логических операций.

Работа носит доказательный характер. Учёные полагают, что в перспективе эту технологию можно использовать для создания новых терапий, например, для программирования Т-клеток иммунной системы для атаки опухолей или для управления дифференцировкой стволовых клеток в нужные типы тканей.