Ученые из Мэрилендского университета в Колледж-Парке разработали электрогенетический “включатель”, который позволяет управлять поведением одноклеточных организмов. Например, включать флуоресцентное свечение или отключать способность к плаванию.
Созданию биоэлектрических гибридов препятствует совершенно разный характер биологических организмов и микроэлектронных систем. Клетки общаются с другими клетками при помощи молекулярных сигналов. Микроэлектронные системы взаимодействуют при помощи электронов.
Электроны не могут свободно двигаться в биологической системе, как электричество по проводам. Однако некоторые виды молекул способны транспортировать электроны. Эти молекулы отвечают за окислительно-восстановительные реакции (редокс).
Ученые модифицировали редокс-молекулы так, чтобы они реагировали на электроны, поступающие от микроэлектронного устройства. Прибор позволяет включать и выключать молекулы, то есть вводить их в окисленное состояние, при котором электрон отщепляется, и в восстановленное состояние, при котором электрон присоединяется к молекуле.
«Священный Грааль физики»: водород удалось превратить в металл
Идеи
Затем исследователи запустили экспрессию определенных генов у бактерий в ответ на включение и выключение молекул. Полученный механизм позволяет активировать и деактивировать отдельные части бактерий, сообщает New Atlas.
В ходе экспериментов клетку бактерии «заставили» синтезировать белок, производящий флуоресцентный зеленый окрас, а затем отключили этот механизм. Клетка загоралась при включении устройства, как лампочка.
Другой эксперимент позволил отключить выработку белка CheZ, который позволяет клетке плавать. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature.
В будущем методика может применяться для контроля за различными состояниями в организме человека, например, для снижения риска воспаления или для борьбы с раковыми клетками.
Японские инженеры удвоили КПД солнечных элементов
Идеи
Для терапевтических целей ученые предлагают использовать не только биоэлектрические программируемые клетки, но и искусственные клетки. Недавно международная группа ученых создала синтетические клетки, способные вступать в химический «диалог» с настоящими. Технология позволит одним клеткам влиять на другие, меняя их состояние и поведение.