Такой скачок может открыть двери для далеко идущих достижений в медицине, биоинженерии и смежных областях.Междисциплинарная группа исследователей из Университета штата Аризона и партнер из Имперского колледжа Лондона сообщают о том, что они сделали хотя бы один шаг к лучшему пониманию основ «определения судьбы клетки» в известном исследовательском журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (Proceedings of the National Academy of Sciences (Proceedings of the National Academy of Sciences)) PNAS).Детерминация клеточной судьбы относится к механизмам, с помощью которых клетка «решает», в каком направлении она будет двигаться через переходные фазы в конечное состояние.Используя методы математического моделирования и синтетической биологии, команда создает искусственные генные сети (набор сегментов ДНК в клетке, которые взаимодействуют друг с другом) и вводит их в клетки в лаборатории.
Отсюда исследователи могут внимательно наблюдать с помощью микроскопических изображений, что происходит с конкретными клетками в их «переломной точке», стадии покоя прямо перед переходом в другие состояния.
Узнав, что происходит в этот момент, «мы можем приблизиться к фундаментальному пониманию всей биологии», — говорит биомедицинский инженер и синтетический биолог Сяо Ван.По словам Ванга, как только механизмы, определяющие судьбу клеток, будут лучше поняты, «мы сможем создать генные сети или устройства, которые будут делать то, что мы хотим», например, создавать клетки, производящие лекарственные препараты или убивающие больные клетки, или создавать клетки. которые действуют как датчики для обнаружения опасностей для окружающей среды.Ван — доцент Школы инженерии биологических систем и систем здравоохранения, одной из инженерных школ Айры А. Фултон при АГУ. Он является старшим автором статьи PNAS.
Соавторами Вана являются: ученые-исследователи в области биомедицинской инженерии Минь Ву и Сяохуэй Ли, которые работают в лаборатории Вана; аспирант-электротехник Ри-Ци Су; Ин-Ченг Лай, профессор Школы электротехники, вычислительной техники и энергетики АГУ; и синтетический биолог Том Эллис из Имперского колледжа Лондона.Их статья «Разработка регулируемого стохастического определения судьбы клеток» доступна в Интернете.Исследовательская группа изучает взаимодействия на молекулярном уровне в последовательностях ДНК клеток, посредством которых продукты одного гена влияют на продукты других генов.
Это помогает проследить линии развития клеток и выявить, что движет ими в направлении того, какими типами клеток они будут в своем конечном состоянии.В более глубоком знании работы таких процессов лежит ключ к более эффективному конструированию клеток и генных сетей.Команда Вана сосредоточена на исследовании сложных свойств генных сетей с целью изучения новых способов регулирования механизмов, лежащих в основе определения судьбы клеток.
«Наше исследование может быть основано на изучении более сложных генных сетей и более сложного клеточного поведения», что открывает путь к расширению возможностей биоинженерии для защиты и поддержания здоровья человека, — говорит Ван.Поддержку исследованиям команды оказали Национальный научный фонд и Американская кардиологическая ассоциация.