Стэнфорд исследователи разработали методику, которая перепрограммирует клетки, чтобы использовать синтетические материалы, предоставленные учеными, чтобы построить искусственные сооружения в состоянии выполнять функций внутри организма.
«Мы обратились клеток в химическую инженеров рода, что использование материалов, которые мы предоставляем для построения функциональных полимеров, которые меняют свое поведение в конкретных целях», — сказал Карл Deisseroth, профессор биоинженерии и психиатрии и поведенческих наук, который руководил работой.
В 20 марта издании Science, исследователи объясняют, как они разработали генетически целенаправленная химическая ассамблея, или GTCA, и использовали новый метод построения искусственных сооружений на клетки головного мозга млекопитающих и на нейроны в крошечной червя C. elegans. Структуры были изготовлены с использованием двух различных биосовместимых материалов, каждый с различных электронных собственность. Один материал был изолятор, другой дирижер.
Исследование Co-руководитель Zhenan Бао, профессор и заведующий кафедрой химической инженерии, говорит, что, хотя текущие опыты направлены в основном на клетки мозга или нейроны, GTCA должен также работать с другими типами клеток. «Мы разработали технологию, которая может задействовать биохимические процессы клетки по всему организму», — сказал Бао.
Исследователи начали с генетически перепрограммировать клетки они хотели повлиять. Они сделали это с помощью стандартных методов биоинженерии для доставки инструкции по добавлению фермент, называемый APEX2, в конкретных нейронов.
Далее ученые погружаются черви и другие экспериментальные ткани в растворе с два действующих вещества — крайне низкая, не смертельная доза перекиси водорода, и миллиарды молекул сырья они хотели ячеек, используемых для их строительных проектов.
Контакт между перекисью водорода и нейроны с APEX2 фермента вызвало ряд химических реакций, которые срослись сырьевой молекулы соединяются в цепочку известен как полимер в виде сетки материал. Таким образом, исследователям удалось создавать искусственные сети с изоляционные и электропроводящие свойства вокруг только нейроны они хотели.
Полимеры изменили свойства нейронов. В зависимости от того, какой полимер был сформирован, нейроны стреляют быстрее или медленнее, и когда эти полимеры были созданы в клетках C. Элеганс, вползая червей были изменены в противоположные стороны.
В экспериментах клетки млекопитающих, исследователи выясняли полимер-формирование эксперименты на живых срезах с мозгами мыши и на культивируемые нейроны из мозга крысы, и проверил, проводящих или изолирующих свойств синтезированных полимеров. Наконец, они вводят раствор с низкой концентрацией перекиси водорода вместе с миллионами сырьевой молекулы в мозг живых мышей, чтобы убедиться, что эти элементы были не токсичен вместе.
Вместо медицинского применения, Deisseroth говорит, «что у нас есть инструменты для исследования.» Но эти инструменты могут использоваться, чтобы изучить, как рассеянный склероз, вызванные повреждение миелиновой изоляции вокруг нервов, могут ответить, если больные клетки может быть вызвана в виде изолирующих полимеров в качестве замены. Исследователи могут также изучить вопрос о формировании проводящих полимеров на разрушенные нейроны в аутизм или эпилепсия может изменять эти условия.
Продвигаясь вперед, исследователи хотели бы изучить варианты их клеток-целевой технологии. GTCA могут быть использованы для производства широкого спектра функциональных материалов, реализуемый различных химических сигналов. «Мы мерещится целый мир возможностей в новом интерфейсе химии и биологии», — сказал Deisseroth.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!