Nanokomputer oparty na białkach ewoluuje pod względem zdolności wpływania na zachowanie komórek

26 maja 2023 r. (Wiadomości Nanowerk) Naukowcy z Penn State stworzyli pierwszy oparty na białku nano-komputer, który działa jak obwód. Ten kamień milowy przybliża ich o krok do opracowania terapii komórkowych nowej generacji do leczenia chorób takich jak cukrzyca i rak. Tradycyjne podejścia biologii syntetycznej do terapii komórkowych, takich jak te, które niszczą komórki nowotworowe lub stymulują regenerację tkanek po urazie, polegają na ekspresji lub supresji białek, które wywołują pożądane działanie w komórce. Takie podejście może zająć trochę czasu (ekspresja i degradacja białek) i kosztować energię komórkową w tym procesie. Zespół naukowców z Penn State College of Medicine i Huck Institutes of the Life Sciences stosuje inne podejście. „Opracowujemy białka, które bezpośrednio wywołują pożądane działanie” — powiedział Nikolay Dokholyan, profesor G. Thomas Passananti i wiceprzewodniczący ds. badań na Wydziale Farmakologii. „Nasze oparte na białkach urządzenia lub nanokomputery reagują bezpośrednio na bodźce (dane wejściowe), a następnie wytwarzają pożądane działanie (wyjściowe).” W badaniu opublikowanym w Postępy nauki ("A noncommutative combinatorial protein logic circuit controls cell orientation in nanoenvironments"), Dokholyan oraz doktorantka bioinformatyki i genomiki Jiaxing Chen opisują swoje podejście do stworzenia agenta nano-komputerowego. Opracowali docelowe białko, integrując dwie domeny sensoryczne lub obszary reagujące na bodźce. W tym przypadku białko docelowe reaguje na światło i lek zwany rapamycyną, dostosowując swoją orientację lub pozycję w przestrzeni. Aby przetestować swój projekt, zespół wprowadził zmodyfikowane białko do żywych komórek w hodowli. Eksponując hodowane komórki na bodźce, wykorzystali sprzęt do pomiaru zmian w orientacji komórkowej po wystawieniu komórek na bodźce domen sensorycznych. Wcześniej ich agent nano-komputerowy wymagał dwóch wejść do wytworzenia jednego wyjścia. Teraz Chen mówi, że są dwa możliwe wyjścia, a wyjście zależy od tego, w jakiej kolejności odbierane są dane wejściowe. Jeśli najpierw zostanie wykryta rapamycyna, a następnie światło, komórka przyjmie jeden kąt orientacji komórki, ale jeśli bodźce zostaną odebrane w odwrotnej kolejności, wówczas komórka przyjmie inny kąt orientacji. Chen mówi, że ten eksperymentalny dowód koncepcji otwiera drzwi do rozwoju bardziej złożonych agentów nano-komputerowych. „Teoretycznie, im więcej danych wejściowych umieścisz w agencie nano-komputerowym, tym więcej potencjalnych wyników może wynikać z różnych kombinacji” – powiedział Chen. „Potencjalne dane wejściowe mogą obejmować bodźce fizyczne lub chemiczne, a wyniki mogą obejmować zmiany w zachowaniach komórkowych, takie jak kierunek komórek, migracja, modyfikacja ekspresji genów i cytotoksyczność komórek odpornościowych wobec komórek rakowych”. Zespół planuje dalszy rozwój swoich agentów nanokomputerowych i eksperymentowanie z różnymi zastosowaniami tej technologii. Dokholyan, naukowiec z Penn State Cancer Institute i Penn State Neuroscience Institute, powiedział, że ich koncepcja może kiedyś stanowić podstawę terapii komórkowych nowej generacji dla różnych chorób, takich jak choroby autoimmunologiczne, infekcje wirusowe, cukrzyca, uszkodzenie nerwów i rak .

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoAiStream. Analiza danych Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• Wybijanie przyszłości w Adryenn Ashley. Dostęp tutaj.
• Kupuj i sprzedawaj akcje spółek PRE-IPO z PREIPO®. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://www.nanowerk.com/news2/biotech/newsid=63065.php