Создание искусственной клетки

Создание искусственной клетки, которая функционировала бы как живая, — давняя мечта ученых. Ведь синтетический организм открывает огромный простор для создания универсальных препаратов или, например, донорских материалов. И вот недавно биологи из Гарвардского университета сконструировали синтетическую форму жизни, при помощи которой можно будет создавать не только искусственные лекарственные препараты с заданными характеристиками, но и новые виды топлива и промышленные материалы.

Руководителю проекта профессору Джону Черчу, занимающемуся генетическими разработками более 30 лет, и его коллегам удалось в точности воссоздать ту часть живой клетки, которая отвечает за создание протеинов, необходимых для жизни. Поразительно, но генетики не только создали аналогичный по форме и содержанию элемент, но и сделали его полностью функциональным — механизм искусственного воспроизводства природных протеинов, существующий в обычных рибосомах (структурах клеток, которые служат для синтеза белка из аминокислот), работает и в синтетическом аналоге. Так что уже следующим этапом исследований будет конструирование искусственной клетки, пишет sunhome.ru

До настоящего момента искусственные рибосомы были крайне прихотливы и совершенно не приспособлены к условиям окружающей среды. Синтезированные впервые 40 лет назад, они могли существовать лишь при очень низкой температуре и высокой концентрации соли. Кроме того, ученые тогда не смогли заставить рибосомы самовоспроизводиться, а значит, ни о каком создании искусственной жизни речи не шло.

Особой гордостью гарвардских исследователей явилось то, что уже первая версия созданной ими рибосомы способна воспроизводить сама себя. Кстати, выбор рибосомы в качестве первого объекта для исследований неслучаен. Дело в том, что природная версия рибосомы используется генетиками для создания разнообразных протеинов в лекарствах и вакцинах. Однако продуцирование подобных лекарств затрудняется тем, что некоторые рибосомы значительно замедляют действие некоторых препаратов, а другие делают их вообще бесполезными. Из искусственных же рибосом авторы исследования могут изъять ненужные компоненты и сделать их совместимость с другими веществами стопроцентной. Кроме того, синтетические рибосомы могут быть запрограммированы на создание всех типов протеинов. «Такие искусственные рибосомы могут быть полезны в создании редких специфических белков. Когда вы можете запрограммировать рибосому на отключение тех или иных клеток, то вы можете создать именно те протеины, что вам нужны. В этом случае многократно растет эффективность препаратов», — говорит Джеймс Коллинс, биолог из группы Джона Черча.

Специалисты заверяют, что программируемые рибосомы могут также создавать точные копии активных молекул в существующих препаратах, что поможет значительно снизить отторжение лекарств организмом. «Они будут иметь более высокую стабильность в естественной среде, — поясняет Черч. — Такой подход позволит наладить производство новых лекарств, химикатов и организмов, в том числе и живых бактерий. Сегодняшние открытия — это ключевой компонент в создании синтетической жизни. Пока мы не создали синтетические организмы и это не является нашей целью, но это гигантский прогресс в данном направлении».

По словам ученого, созданная в Гарварде технология в первую очередь будет направлена на перепрограммирование клеток, которые будут производить любые протеины, даже те, которых в природе не существует. «В качестве научного достижения создание искусственных рибосом, которые могли бы производить несуществующие в природе протеины, — это огромный успех, — рассказал РБК daily кандидат медицинских наук, доцент кафедры биохимии медико-биологического факультета РГМУ Николай Адрианов. — Так можно создать суперпрочные и эластичные полимеры или получить уникальные ферменты, осуществляющие биохимические реакции, которые существующим ферментам не под силу. Посмотреть на «поведение» таких искусственных белков будет крайне интересно».

Однако всемогущество искусственных клеток вызывает немало опасений среди ученых, ведь из универсального материала для сверхмощных лекарств модифицированные и неуязвимые клетки могут превратиться в мощнейшее биологическое оружие. «Образцы искусственной жизни и лекарства, которые не удается разложить природными ферментами, вызывают серьезную тревогу. Как только такие системы появятся, террористы и преступники начнут охоту за ними, — говорит директор Биомедицинского центра при Стенфордском университете Дэвид Магнус. — Очевидно, что свободный доступ к таким разработкам должен быть ограничен. Все ученые, кто занимается подобными исследованиями, должны понимать это».