ננו-'מחשב' מבוסס חלבון מתפתח ביכולת להשפיע על התנהגות התא

הועלה מחדש על ידי אפלטון

עוקב: 0

26 במאי 2023 (חדשות Nanowerk) חומר הננו-מחשוב הראשון המבוסס על חלבון שמתפקד כמעגל נוצר על ידי חוקרי פן סטייט. אבן הדרך מקרבת אותם צעד אחד קדימה לפיתוח הדור הבא של טיפולים מבוססי תאים לטיפול במחלות כמו סוכרת וסרטן. גישות ביולוגיה סינתטית מסורתית לטיפולים מבוססי תאים, כגון כאלה שהורסות תאים סרטניים או מעודדות התחדשות רקמות לאחר פציעה, מסתמכות על ביטוי או דיכוי של חלבונים המייצרים פעולה רצויה בתוך התא. גישה זו יכולה לקחת זמן (עד שהחלבונים יבואו לידי ביטוי ולהתפרקות) ולעלות אנרגיה סלולרית בתהליך. צוות של חוקרי מכללת פן סטייט לרפואה ומכוני האק של מדעי החיים נוקט בגישה שונה. "אנחנו מהנדסים חלבונים שמייצרים באופן ישיר פעולה רצויה", אמר ניקולאי דוקוליאן, פרופסור ג'י תומס פסאננטי וסגן יו"ר מחקר במחלקה לפרמקולוגיה. "המכשירים המבוססים על חלבון או סוכני ננו-מחשוב שלנו מגיבים ישירות לגירויים (תשומות) ואז מייצרים פעולה רצויה (פלטים)." במחקר שפורסם ב התקדמות מדע ("מעגל לוגיקה חלבון קומבינטורית לא קומוטטיבי שולט בכיוון התא בסביבות ננו"), Dokholyan ודוקטורנטית לביואינפורמטיקה וגנומיקה Jiaxing Chen מתארים את הגישה שלהם ליצירת סוכן הננו-מחשוב שלהם. הם הנדסו חלבון מטרה על ידי שילוב שני תחומי חיישנים, או אזורים המגיבים לגירויים. במקרה זה, חלבון המטרה מגיב לאור ולתרופה הנקראת rapamycin על ידי התאמת הכיוון שלו, או מיקומו בחלל. כדי לבדוק את העיצוב שלהם, הצוות הציג את החלבון המהונדס שלהם לתאים חיים בתרבית. על ידי חשיפת התאים התרבותיים לגירויים, הם השתמשו בציוד כדי למדוד שינויים בכיוון התא לאחר שתאים נחשפו לגירויים של תחומי החיישנים. בעבר, שלהם סוכן ננו-מחשוב דרש שתי תשומות כדי לייצר פלט אחד. כעת, צ'ן אומר שיש שתי יציאות אפשריות והפלט תלוי באיזה סדר מתקבלות התשומות. אם rapamycin מזוהה ראשון, ואחריו אור, התא יאמץ זווית אחת של התמצאות התא, אך אם הגירויים מתקבלים בסדר הפוך, אז התא מאמץ זווית אוריינטציה שונה. צ'ן אומר שההוכחה הניסיונית הזו פותחת את הדלת לפיתוח של סוכני ננו-מחשוב מורכבים יותר. "תיאורטית, ככל שתטמיע יותר תשומות בסוכן ננו-מחשוב, כך יותר תוצאות פוטנציאליות שיכולות לנבוע משילובים שונים", אמר צ'ן. "תשומות פוטנציאליות יכולות לכלול גירויים פיזיים או כימיים והפלטים יכולים לכלול שינויים בהתנהגויות התאיות, כגון כיוון התא, הגירה, שינוי ביטוי גנים וציטוטוקסיות של תאים חיסוניים כנגד תאים סרטניים." הצוות מתכנן להמשיך ולפתח את סוכני הננו-מחשוב שלהם ולהתנסות ביישומים שונים של הטכנולוגיה. Dokholyan, חוקר במכון לסרטן בפן סטייט ובמכון למדעי המוח של פן סטייט, אמר שהרעיון שלהם יכול יום אחד להוות את הבסיס של הדור הבא של טיפולים מבוססי תאים למחלות שונות, כמו מחלות אוטואימוניות, זיהומים ויראליים, סוכרת, פגיעה עצבית וסרטן .