يتطور "كمبيوتر" النانو القائم على البروتين في القدرة على التأثير على سلوك الخلية

يتطور "كمبيوتر" النانو القائم على البروتين في القدرة على التأثير على سلوك الخلية

الطابع الزمني: 26 مايو 2023 ، 1:13 مساءً
عقدة المصدر: 2683529
26 مايو 2023 (أخبار Nanowerk) تم إنشاء أول عامل حوسبة نانو قائم على البروتين يعمل كدائرة بواسطة باحثين في ولاية بنسلفانيا. هذا الإنجاز يضعهم على بعد خطوة واحدة من تطوير الجيل التالي من العلاجات المعتمدة على الخلايا لعلاج أمراض مثل السكري والسرطان. تعتمد أساليب البيولوجيا التخليقية التقليدية في العلاجات المعتمدة على الخلايا، مثل تلك التي تدمر الخلايا السرطانية أو تشجع تجديد الأنسجة بعد الإصابة، على التعبير أو قمع البروتينات التي تنتج الإجراء المطلوب داخل الخلية. يمكن أن يستغرق هذا النهج وقتًا (حتى يتم التعبير عن البروتينات وتحللها) ويكلف طاقة خلوية في هذه العملية. يتخذ فريق من الباحثين في كلية الطب بولاية بنسلفانيا ومعاهد هاك لعلوم الحياة نهجًا مختلفًا. قال نيكولاي دوكوليان، أستاذ جي توماس باسانانتي ونائب رئيس الأبحاث في قسم علم الصيدلة: "نحن نقوم بهندسة البروتينات التي تنتج الإجراء المطلوب بشكل مباشر". "تستجيب أجهزتنا القائمة على البروتين أو عوامل الحوسبة النانوية بشكل مباشر للمحفزات (المدخلات) ثم تنتج الإجراء المطلوب (المخرجات)." وفي دراسة نشرت في علم السلف ("تتحكم الدائرة المنطقية البروتينية التوافقية غير التبادلية في اتجاه الخلية في البيئات النانوية")، دوكوليان وطالب الدكتوراه في المعلوماتية الحيوية وعلم الجينوم جياشينغ تشن يصفون أسلوبهم في إنشاء وكيل الحوسبة النانوية. لقد صمموا بروتينًا مستهدفًا من خلال دمج مجالين من مجالات الاستشعار، أو المناطق التي تستجيب للمنبهات. في هذه الحالة، يستجيب البروتين المستهدف للضوء ودواء يسمى راباميسين عن طريق تعديل اتجاهه، أو موضعه في الفضاء. ولاختبار تصميمهم، أدخل الفريق البروتين المُهندس في الخلايا الحية في المزرعة. ومن خلال تعريض الخلايا المزروعة للمحفزات، استخدموا معدات لقياس التغيرات في الاتجاه الخلوي بعد تعرض الخلايا لمحفزات مجالات الاستشعار. في السابق، بهم يتطلب وكيل الحوسبة النانوية مدخلين لإنتاج مخرج واحد. الآن، يقول تشن أن هناك مخرجين محتملين ويعتمد الناتج على الترتيب الذي يتم تلقي المدخلات به. إذا تم اكتشاف الراباميسين أولاً، متبوعًا بالضوء، فستتبنى الخلية زاوية واحدة لاتجاه الخلية، ولكن إذا تم تلقي المحفزات بترتيب عكسي، فإن الخلية تتبنى زاوية اتجاه مختلفة. يقول تشين إن هذا الإثبات التجريبي للمفهوم يفتح الباب أمام تطوير عوامل حوسبة نانوية أكثر تعقيدًا. وقال تشين: "من الناحية النظرية، كلما زاد عدد المدخلات التي تقوم بتضمينها في عامل حوسبة النانو، زادت النتائج المحتملة التي يمكن أن تنجم عن مجموعات مختلفة". "يمكن أن تشمل المدخلات المحتملة محفزات فيزيائية أو كيميائية، ويمكن أن تشمل المخرجات تغييرات في السلوكيات الخلوية، مثل اتجاه الخلية، والهجرة، وتعديل التعبير الجيني، وسمية الخلايا المناعية ضد الخلايا السرطانية." ويخطط الفريق لمواصلة تطوير عوامل الحوسبة النانوية وتجربة تطبيقات مختلفة لهذه التكنولوجيا. وقال دوكوليان، الباحث في معهد ولاية بنسلفانيا للسرطان ومعهد ولاية بنسلفانيا للعلوم العصبية، إن مفهومهم يمكن أن يشكل في يوم من الأيام الأساس للجيل القادم من العلاجات القائمة على الخلايا لمختلف الأمراض، مثل أمراض المناعة الذاتية والالتهابات الفيروسية والسكري وإصابة الأعصاب والسرطان. .

الطابع الزمني:

اكثر من نانوويرك