By В нещодавно опублікованій у часописі Advanced Science статті описується експеримент із прищепленням бактеріям гідрогелевого внутрішнього скелету і перетворення їх таким чином у напівсинтетичні «клітини-кіборги», котрі могли б одного дня почати використовуватись як маленькі роботи у медицині, очистці довкілля та промисловому виробництві – пише Еліс Каттс у часописі Scientific American.
Крім того, що клітини стають більш витривалими, то штучний скелет позбавляє їх здатності розмножуватись, що дозволяє їх контролювати краще, ніж генетично модифіковані живі бактерії. Їх також легше отримати, ніж цілком штучні клітини порівняльної складності.
«Ми не сподівалися, що це нам вдасться – каже синтетичний біолог і співавтор статті Чіменг Тан з Каліфорнійського університету у Дейвіс. – Коли впроваджується гелеву матрицю у клітину, то можна подумати, що це її убʼє». Тим не менше його колектив вирішив спробувати.
Щоб збудувати біологічного робота, дослідники часто хакують генетичний код живого мікроорганізму з огляду на поставлену мету. Та все ж мільярди років еволюції навчили мікроорганізми уникати речей, котрі їм шкодять – що є клопітним для синтетичних біологів, котрі прагнуть до того, аби клітини утворювали цінні, але токсичні хімічні субстанції, або ж виконували інші небезпечні завдання.
«Вони не дурні – не зроблять чогось, що не сприяє їхньому поділові чи розвиткові – говорить Кейт Адамала, синтетична біолог з Університету Міннесоти, котра не брала участі у тих нових дослідженнях. – На цьому базується їхня бізнесова модель».
Цілком штучні клітини не розмножуються ані не проявляють інстинкту виживання, що дозволяє їх краще контролювати, ніж живі. Але їх часто складно зробити достатньо рафінованими, щоб були здатні виконувати складні завдання. «З огляду на складність вони просто не можуть зрівнятися з натуральними» – каже Тан.
З метою створення клітин-кіборгів дослідники ввели у живі Escherichia coli гідрогель, який Тан порівнює зі збитою масою мокрого молекулярного макарону. Це підсилення призвело до того, що клітини стали більш витривалими, що їм дозволило витримати вплив токсичних чинників, котрі убили б звичайні Escherichia coli. Такі клітини розташовуються десь поміж штучними і натуральними – не можуть ділитися, але в іншому мають нормальні функції й метаболізм. Група вчених виявила ще й те, що клітин-кіборгів можна програмувати за допомогою генетичних «обводів» (груп генів, котрі дозволяють клітинам здійснювати прості розрахунки) і оснастити їх генами, котрі підтримують їх при атаках на клітини новотворів.
Науковці вже й раніше вводили гідрогель до цілком штучних клітин. Однак складники гідрогелю «насправді складно контролювати» у живій клітині, як зауважує Адамала. Тан каже, що його група наткнулась на відповідний гідрогель, в принципі, зовсім випадково і провела багато місяців над доопрацюванням його рецептури таким чином, щоб він не був шкідливим для бактерій.
Тан і Адамала погоджуються в тому, що корисним могло б стати перетворення у кіборгів ще й інші типи клітин; наприклад дріжджі – це гриби, котрі виробляють білок, на що не здатні бактерії. Зараз група Тана працює над програмуванням бактерій-кіборгів для поширення вакцин і знищення ракових клітин.
