채플힐에 있는 노스캐롤라이나 대학의 연구원들은 살아있는 세포처럼 행동하는 프로그래밍된 DNA를 사용하여 실험실에서 기능적인 인공 세포를 성공적으로 구축했습니다. Freeman 연구실은 자연적으로 발생하는 단백질을 우회하는 새로운 접근법을 사용하여 기능성 세포골격을 갖춘 세포를 조작했습니다.
Ronit Freeman과 그녀의 팀은 생명의 기본 구성 요소인 DNA와 단백질을 조작하여 인체에서 발견되는 것과 매우 유사한 인공 세포를 만드는 데 성공했음을 입증했습니다. Freeman에 따르면, 합성 세포는 50°C의 온도에서도 안정적이었습니다. 이는 "일반적으로 인간의 생명에 부적합한 환경에서 뛰어난 능력을 가진 세포를 생산할 가능성"을 열어줍니다.
Freeman은 오래 지속되는 재료를 만드는 대신 말한다, 해당 자료는 작업을 위해 생성됩니다. 특정 기능을 수행한 다음 새로운 기능을 수행하도록 수정됩니다. 이 성과는 재생 의학, 약물 전달 방법 및 진단 기술 개발에 대한 중요한 전망을 가지고 있습니다. "이 발견 덕분에 우리는 환경 변화에 민감하고 동적으로 행동할 수 있는 엔지니어링 직물이나 직물에 대해 생각할 수 있게 되었습니다."라고 Freeman은 말합니다.
세포와 조직은 단백질에 의존하여 다양한 작업을 수행하고 중요한 구조를 구축합니다. 그러한 구조 중 하나인 세포골격은 세포의 뼈대 역할을 하여 세포가 제대로 기능할 수 있도록 해줍니다. 세포골격은 세포 모양을 유지하고 환경에 대한 반응을 촉진하는 데 중요합니다. 연구팀은 천연 단백질을 우회하는 새로운 접근 방식을 사용하여 기능성 세포골격을 갖춘 인공 세포를 설계했습니다. 그들은 프로그래밍된 펩타이드 DNA 기술이라는 고급 기술을 개발했습니다. 이 방법은 단백질의 기본 구성 요소인 펩타이드와 가공된 유전 물질 간의 협력을 조직하여 세포골격을 구성합니다. 결과적으로 이러한 조작된 세포는 모양을 조정하고 환경 신호에 반응할 수 있어 합성생물학의 놀라운 잠재력을 보여줍니다.
“DNA는 일반적으로 세포골격에 나타나지 않습니다. 우리는 DNA 서열을 재프로그래밍하여 건축 재료로 작용하여 펩타이드를 함께 결합시켰습니다.”라고 Freeman은 말했습니다. "이 프로그래밍된 재료를 물 한 방울에 넣으면 구조가 형성되었습니다."
DNA를 프로그래밍하는 이 전례 없는 능력은 과학자들에게 특정 목적에 맞는 세포를 생성하고 외부 스트레스에 대한 세포의 반응을 조절할 수 있는 능력을 제공합니다. Freeman 연구소에서 만들어진 합성 세포는 살아있는 세포만큼 복잡하지는 않지만 극한의 온도와 같은 혹독한 조건에 대한 어느 정도의 예측 가능성과 저항성을 제공합니다.
Freeman은 내구성 있는 소재를 만드는 데 중점을 두는 대신 이러한 셀의 적응성을 강조합니다. 즉, 특정 기능을 수행한 다음 새로운 작업에 적응하도록 설계되었습니다.
다양한 펩타이드 또는 DNA 구조를 통합함으로써 이러한 물질을 조직 또는 조직의 프로그램 세포에 맞게 조정할 수 있습니다. 이러한 다양성은 다른 합성 세포 기술과의 통합 가능성을 열어 생명공학 및 의학과 같은 분야에 잠재적으로 혁명을 일으킬 가능성이 있습니다.
"이 연구는 생명이 무엇으로 구성되어 있는지 이해하는 데 도움이 됩니다"라고 Freeman은 말합니다. "이 합성 세포 기술을 통해 우리는 자연이 하는 일을 복제할 수 있을 뿐만 아니라 생물학적 물질보다 우수한 물질을 만들 수 있게 될 것입니다."
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