Intelligens sejtek. Innovatív válaszok. Ígéretes jövő. A Rice Egyetem legújabb kutatása megmutatja, hogyan válhatnak az emberi sejtek a gyógyászat és az egészségügy legfontosabb építőköveivé.
A felfedezés, ami átírhatja sejtbiológia szabályait
Vajon mire lenne képes az orvostudomány, ha sejtjeink önállóan és hatékonyan tudnának reagálni a testünkben végbemenő változásokra? Lehetséges, hogy a megoldás a Rice Egyetem biomérnökeinek legújabb, a Science folyóiratban megjelent kutatásában rejlik.
A kutatók egy különleges építőkészletet fejlesztettek ki, amely lehetőséget nyújt testreszabott érzékelő és válaszadó rendszerek kialakítására emberi sejtekben.
Ez a felfedezés jelentős előrelépés a szintetikus biológia területén, ami felveti a kérdést: milyen gyorsan és mennyire hatékonyan változtathatja meg ez a felfedezés az olyan komplex kórképek kezelését, mint az autoimmun betegségek vagy a rák?
„Képzelj el picike, fehérjékből álló processzorokat a sejtekben, amelyek képesek meghozni a megfelelő döntést, hogy miképp reagáljanak bizonyos jelekre, mint a gyulladás, a tumorjelző markerek vagy vércukorszint” – mondja Xiaoyu Yang, a Rice Egyetem Rendszer-, Szintetikus- és Fizikai Biológia PhD-programjának doktorandusza, a tanulmány vezető szerzője. „Ez a kutatás közelebb hozhat bennünket ahhoz, hogy olyan „okos sejteket” alkossunk, amelyek képesek felismerni a betegségek jeleit, és azonnal testreszabott kezelésekkel reagálnak rájuk.”
Kép forrása: Framalicious – (Rice Egyetem)
Foszforiláció – a rejtett biológiai kulcs
Az egyetem hivatalos beszámolója szerint a kutatás középpontjában a foszforiláció áll – ez a természetes biológiai folyamat lehetővé teszi a sejtek számára, hogy foszfátcsoportokat adjanak hozzá bizonyos fehérjékhez, ezzel válaszolva a környezetük ingereire. A foszforiláció az alapvető sejtfunkciók széles skálájában vesz részt:
irányíthatja a mozgást, szabályozhatja az anyagok kiválasztását, védekezést indíthat patogének ellen, vagy akár gének kifejeződését is elindíthatja.
„Kiderült, hogy a foszforilációs ciklusok nemcsak összekapcsoltak, hanem összekapcsolhatóak is – ez olyan szintű kifinomultság, amelyre korábban nem volt bizonyíték.” – jegyzi meg Caleb Bashor, a tanulmány társszezője.
A foszforilációs jelátvitel korábban a sejtek bonyolult útvonalai miatt csak korlátozottan volt alkalmazható. A Rice Egyetem kutatói azonban új utakat nyitottak: felismerve, hogy a foszforilációs kaszkádok egyes ciklusai elemi egységként kezelhetők, és ezek új kombinációkban összekapcsolhatók, teljesen új jelátviteli útvonalakat terveztek, amelyek összekötik a sejtek bemeneteit és kimeneteit. Az így létrehozott szintetikus körök rendkívül testreszabhatóak, emellett a sejtek saját folyamataival párhuzamosan, zökkenőmentesen működnek.
„Nem feltétlenül számítottunk arra, hogy szintetikus jelátviteli köreink hasonló sebességgel és hatékonysággal működnek majd, mint az emberi sejtekben található természetes jelátviteli útvonalak. Kellemes meglepetés volt, hogy ez valóban így történt.” – teszi hozzá Yang.
Kép forrása: e-crow
Innovatív sejtkörök a holnapért
A megközelítésük lehetővé tette a természetes foszforilációs kaszkádok egyik kulcsképességének, a gyenge jelek felerősítésének reprodukálását, amit kísérletekkel is alátámasztottak. Az új foszforilációs körök másodpercek alatt képesek reagálni, szemben a korábbi szintetikus körök órákat igénylő aktiválási folyamatával.
A kutatók olyan sejtköröket is teszteltek, amelyek gyulladásos faktorokra válaszolva szabályozhatják az autoimmun reakciókat, miközben csökkenthetik az immunterápiás mellékhatásokat.
Ez üzleti szempontból új lehetőségeket nyithat a gyógyszerfejlesztésben, mivel a gyors és célzott sejtválaszok révén hatékonyabb, személyre szabott terápiák valósulhatnak meg. Emellett elősegítheti a kutatási költségek csökkentését, valamint gyorsabb gyógyszerengedélyeztetési folyamatokat eredményezhet.
Szerző: Révész Bogi
(Kiemelt kép forrása: Stock-Asso)
Források:
