|
Медициной будущего могут стать искусственные формы жизни
|
|
|
|
Создание искусственной жизни — постоянная тема как в науке, так и в популярной литературе, где она вызывает в воображении образы ползающих слизняков со злонамеренными намерениями или супер-милых дизайнерских питомцев. В то же время возникает вопрос: какую роль должна играть искусственная жизнь в нашей среде здесь, на Земле, где все формы жизни созданы природой и имеют свое место и предназначение? Доцент Чэнгуан Лу с кафедры физики, химии и фармации Университета Южной Дании вместе с профессором Ханбином Мао из Кентского государственного университета являются родителями специальной искусственной гибридной молекулы, которая может привести к созданию искусственных форм жизни. Они опубликовали в журнале Cell Reports Physical Science обзор о состоянии исследований в области, лежащей в основе их создания. Эта область называется «гибридные наноструктуры пептид-ДНК», и это новая область, которой менее 10 лет. Цель Лу заключается в создании вирусных вакцин (модифицированных и ослабленных версий вируса) и искусственных форм жизни, которые можно будет использовать для диагностики и лечения заболеваний.
|
|
|
|
"В природе у большинства организмов есть естественные враги, но у некоторых их нет. Например, у некоторых болезнетворных вирусов нет естественных врагов. Логичным шагом было бы создание искусственной формы жизни, которая могла бы стать для них врагом", - сказал он. говорит. Точно так же он предполагает, что такие искусственные формы жизни могут действовать как вакцины против вирусной инфекции и могут использоваться в качестве нанороботов или наномашин, загружаемых лекарствами или диагностическими элементами и отправляемых в тело пациента. «Искусственная вирусная вакцина может появиться примерно через 10 лет. С другой стороны, искусственная клетка уже не за горами, потому что она состоит из множества элементов, которые необходимо контролировать, прежде чем мы сможем начать строить из них. «В принципе, нет никаких препятствий для создания искусственных клеточных организмов в будущем», — говорит он.
|
|
|
Какие строительные блоки Лу и его коллеги в этой области будут использовать для создания вирусных вакцин и искусственной жизни? ДНК и пептиды являются одними из наиболее важных биомолекул в природе, что делает технологию ДНК и пептидную технологию двумя наиболее мощными молекулярными инструментами в современном наборе нанотехнологических инструментов. Технология ДНК обеспечивает точный контроль над программированием, от атомного уровня до макроуровня, но она может выполнять лишь ограниченные химические функции, поскольку имеет только четыре основания: A, C, G и T. С другой стороны, пептидная технология может обеспечивают достаточные химические функции в больших масштабах, поскольку нужно работать с 20 аминокислотами. Природа использует ДНК и пептиды для создания различных белковых фабрик, находящихся в клетках, что позволяет им эволюционировать в организмы. Недавно Ханьбинь Мао и Чэньгуан Лу преуспели в том, чтобы соединить разработанные трехцепочечные структуры ДНК с трехцепочечными пептидными структурами, создав тем самым искусственную гибридную молекулу, сочетающую в себе сильные стороны обеих. Эта работа была опубликована в журнале Nature Communications в 2022 году.
|
|
|
|
В других странах мира другие исследователи также работают над соединением ДНК и пептидов, поскольку эта связь формирует прочную основу для развития более продвинутых биологических объектов и форм жизни. В Оксфордском университете исследователям удалось создать наномашину из ДНК и пептидов, которая может проникать сквозь клеточную мембрану, создавая искусственный мембранный канал, через который могут проходить небольшие молекулы. В Университете штата Аризона Николас Стефанопулос и его коллеги позволили ДНК и пептидам самособираться в 2D и 3D структуры. Исследователи из Северо-Западного университета показали, что микроволокна могут образовываться в результате самосборки ДНК и пептидов. ДНК и пептиды действуют на наноуровне, поэтому, если принять во внимание разницу в размерах, микроволокна огромны.
|
|
|
|
В Университете Бен-Гуриона в Негеве ученые использовали гибридные молекулы для создания сферической структуры, напоминающей луковицу, содержащей лекарство от рака, которое обещает быть использованным в организме для борьбы с раковыми опухолями. «На мой взгляд, общая ценность всех этих усилий заключается в том, что их можно использовать для улучшения способности общества диагностировать и лечить больных людей. Заглядывая в будущее, я не удивлюсь, что однажды мы сможем произвольно создавать гибридные наномашины, вирусные вакцины и даже искусственные формы жизни из этих строительных блоков помогут обществу бороться с этими трудноизлечимыми заболеваниями. Это будет революция в здравоохранении", - говорит Чэньгуан Лу.
|
|
|
|
Источник
|
