Как «взломать» клетку: Новая платформа упрощает программирование живых клеток
Новое исследование, опубликованное доцентом Уилсоном Вонгом в Nature Biotechnology, описывает упрощённую платформу для более быстрого и эффективного программирования клеток млекопитающих в виде генетических схем, включая сложные.
Новый подход к дизайну схем
- Историческая проблема: Традиционные генетические схемы, вдохновлённые электроникой, использовали факторы транскрипции. Их создание для клеток млекопитающих — сложной и изменчивой среды — было трудоёмким и ненадёжным.
- Решение Вонга: Использование ДНК-рекомбиназ — ферментов, которые «вырезают и вставляют» последовательности ДНК. Это позволяет более целенаправленно манипулировать клетками.
Платформа BLADE
Результатом стала платформа BLADE («Boolean Logic and Arithmetic through DNA Excision» — булева логика и арифметика посредством вырезания ДНК). Она позволяет:
- Программировать клетки с помощью компьютерного языка.
- Использовать различные входные сигналы в одном устройстве для контроля поведения (выхода) целевых клеток.
- Создавать гибкую систему, которую можно адаптировать под любую желаемую задачу, не перестраивая её каждый раз с нуля.
Результаты и перспективы
- В статье описано более ста успешно созданных схем с использованием BLADE, включая сложные, которые программируют человеческие клетки на сложение и вычитание чисел.
- Планы дизайна выложены в открытый онлайн-репозиторий для немедленного использования другими учёными.
- Платформа открывает возможности для разработки новых методов в тканевой инженерии, исследованиях стволовых клеток и диагностике.
Цитаты исследователей
- Бенджамин Вайнберг, аспирант и первый автор статьи: «Мы хотели проиллюстрировать, что с помощью BLADE вы сможете построить схему, необходимую для получения нужного вам поведения клеток».
- Уилсон Вонг: «До BLADE создание любой из этих схем заняло бы несколько лет... Я занимаюсь синтетической биологией 15 лет и никогда не видел, чтобы такие сложные схемы работали с первой попытки, как на этой платформе».