Задава се нова ера на клетъчна терапия с помощта на изкуствени протеини

5
1287

В медицината много от методите за лекуване са безопасни и ефективни само когато се извършат в необходимото време и в съвсем точни дози. Ако необходимите манипулации бъдат направени прекалено рано или прекалено късно, или ако се даде твърде малка или твърде голяма доза, лекарството става неефективно и дори вредно. Не са малко ситуациите, при които лекарите нямат възможност да разберат, по кое време и колко лекарство трябва да бъде дадено.

Научен екип от биоинженери, оглавяван от доктора на науките Хан Ел-Саман от Калифорнийския университет и доктора на науките Дейвид Бейкър от Вашингтонския университет представи великолепно решение на този проблем. Това са нов вид интелигентни клетки, които имат поведение на автономни роботи и могат да бъдат използвани за откриването на повреди в тъканите, различните заболявания, както и за използване на специалните лекарствени препарати в необходимото време и в нужното количество.

Интересно е, че това може да бъде постигнато без директната намеса на човека, благодарение на първия в света изкуствен протеин, създаден с помощта на мощен компютър и след това синтезиран в лаборатория. Изкуствената белтъчина може да бъде използвана за създаването на съвършено нови биологични схеми в живите клетки. Тези вериги превръщат обикновените клетки в интелигентни, като им добавят твърде необикновени способности.

Новият протеин носи името LRoting Orthogonal Cage-Key pRotein, или LOCKR, и е описан в две научни работи, публикувани на 24 юли в списание Nature. Постигнатото въобще не прилича на нищо, което биолозите и дори самата природа са могли да измислят и създадат.

„Докато много от инструментите в арсенала на биотехнологиите използват природни молекули, LOCKR няма аналог в природата“ – каза Ел-Самад. „LOCKR е биотехнология, която е измислена и реализирана от хората от нулата – от самото начало до края. Това осигурява безпрецедентно ниво на контрол върху това, как точно протеинът взаимодейства с другите елементи на клетката. По този начин ние ще може да решим считаните са нерешими проблеми в биологията, които имат важно значение за медицината и промишлеността“.

Структурата на LOCKR напомня на затворен цилиндър, около който се намира молекулярен манипулатор, който може да бъде проектиран по такъв начин, че да може да управлява на практика произволен клетъчен процес. В първата от двете научни статии учените описват манипулаторите, които могат да управляват молекулния трафик вътре в клетката, да разрушават специфични белтъчини и да стартират процеса на самоунищожаване на клетката.

Но има важна особеност. Манипулаторът LOCKR остава скрит, докато цилиндърът не бъде отворен. Както следва от името на протеина, цилиндърът остава затворен, докато не се появи молекулярният ключ – това е протеинът, създаден от учените по такъв начин, че да е идеално подходящ за „ключа“ на цилиндъра и може да го отваря. При липсата на подобен ключ LOCKR няма как да работи.

Възможността за контрол на включването и изключването на LOCKR означава, че неговото поведение е подобно на обикновените електрически превключватели. Въпреки че обикновените електрически ключове изглеждат съвсем опростени и дори примитивни, техните миниатюрни версии са основните строителни блокове на цялата съвременна електроника, включително сложните чипове, използвани в смартфоните и компютрите. С помощта на LOCKR – който на практика е протеиновият аналог на превключвателя, учените вече могат да създават биологични еквиваленти на сложните логически вериги, но във във вътрешността на клетките.

„Точно както чиповете взривиха цялата електронна индустрия, тези универсални и динамични биологични превключватели могат да дадат пълен контрол върху поведението на живите клетки, което ще подобри медицината и здравето“ – каза Ел-Самад.

Във втората научна статия се описва впечатляващата демонстрация на потенциала на технологията за изграждането на биологични схеми. С помощта на протеина degronLOCKR, действието на който може да бъде задействано и спирано за разграждането на точно зададена белтъчина, учените са създали биологични вериги, които самостоятелно и динамично регулират клетъчната активност в отговор на сигналите от вътрешната или външната среда на клетката.

Когато биологичните вериги, включващи генетично кодиран протеинов сензор открият нарушение в нормалната клетъчна активност, degronLOCKR реагира, унищожавайки белтъчините, които управляват „клетъчния софтуер“, предизвикал това нарушение, докато клетката не се завърне към нормалното си състояние. Този начин на действие бегло напомня на термостатите, които непрекъснато измерват температурата на околната среда и управляват отоплението, проветряването и охлаждането на въздуха, за да поддържат желаната температура.

Но използването на degronLOCKR за създаването на нови биологични вериги в клетките е нещо много повече от обикновен биотехнологичен метод. Учените от проекта считат, че потенциалът на тази технология е безграничен.

LOCKR, или по-точно degronLOCKR, разкриват една съвсем нова област за препрограмиране на клетките, което може да се използва за лекуването на много широк спектър от заболявания. При това, изнурителни заболявания, за които все още няма ефективни методи за лекуване.

Днес Ел-Самад и неговите колеги създават интелигентни клетки на базата на degronLOCKR, които могат да лекуват различни заболявания и рани, включителн черепно-мозъчни травми и някои повреди на мозъка.

Когато мозъкът бъде сериозно увреден, организмът реагира и активира силна възпалителна реакция. Въпреки че възпалението е част от процеса на оздравяването на организма, при травмите на мозъка, нивото на възпалението може значително да превишава прага, необходим за зарастването на нараняванията от подобен тип. А това води до необратима повреда на мозъка.

Лекарите могат да подават спиращи възпалението лекарства, за да се справят с този проблем, но това често довежда до падането на възпалителния процес до толкова ниско ниво, че се пречи на оздравяването на мозъка. Към днешен ден при мозъчните травми, нито собствената защита на организма, нито съвременната медицина могат да постигнат точното ниво на възпалителния процес, при който няма да настъпи непоправима повреда на мозъка.

Именно тук може да помогне degronLOCKR. Учените предполагат, че съвсем скоро ще могат да превръщат собствените живи клетки на пациента в интелигентни клетки, създавайки сложни биологични вериги на базата на degronLOCKR, предназначени за точното определяне на нивото на възпалението и за модулация интензивността на имунната система. Тези клетки могат да удържат възпалителния процес в тясната терапевтична зона.

Но мозъчните травми не са единствения случай, в който новият протеин може да бъде полезен. Ел-Самад счита, че един ден интелигентните клетки ще могат да бъдат използвани за лекуването на широк спектър заболявания, които към днешен ден не подлежат на лечение – от рака, който е невъзприемчив дори и към най-новите лекарства, до автоимунните заболявания, за които изобщо не са измислени начини за лекуване.

„Използвайки degronLOCKR и аналогични на него молекули, в бъдеще ще можем да изграждаме все по-сложни биовериги в клетките, които могат да доведат до появата на ново поколение интелигентни, точни и надеждни методи за лекуване на живите клетки“ – каза Ел-Самад.

5
ДОБАВИ КОМЕНТАР

avatar
5 Коментари
0 Отговори на коментарите
0 Последователи
 
Коментарът с най-много реакции
Най-горещият коментар
  Абонирай се  
нови стари оценка
Извести ме за
Кольо
Кольо

Като идея не е нова, но като изпълнение, ако наистина вече има в реалността, е наистина високо постижение.

до нищо хубаво няма да доведе това
до нищо хубаво няма да доведе това

Съвсем скоро ГМО-растенията, с които ни тровят евресйките корпорации, ще започнат да произвеждат въпросняи протеин, настроен така, че да разрушава клетките. И той ще попадне в храната на всички хора. След което който не слушка и не е съгласен да е част от стадото – „случайно“ ще получи протеина-активатор и ще се спомине скоропостижно от разрушаване на клетките в цялото тяло… Или в отделен орган, за да не предизвиква смъртта му съмнение…

Chrome
Chrome

Потенциала му като биологично оръжие е ужасяващ!!!

Клон
Клон

Всеки месец чета как суперкомпютър смесил правилните пропорции от вещества и увеличил ефективноста на лекарство със 100 пъти повече от колкото може да го направи човек. Къде са тия лекарства? Айде да ставаме безсмъртни вече, колко ще чакам 😀
Тва вече стана като с батериите…от 10 години излизат нови свръх мощни батерии а ние си ползваме старите.

Срам за България
Срам за България

Освен ужасяващото приложение, като оръжие, употребата му може да спре стареенето, което не споменават, но по пътя на логиката, стареенето е нещо, като болест, а това „оръжие“ да контролира процеса. 🙂 Всичко хубаво е и всичко ужасяващо. Ако се влюбиш се чувстваш добре, но ако те зарежат, умират душите в теб и се разлагаш. 😀