Una cellula che funziona come un computer
Possiamo controllare le funzioni di una cellula come se fosse un computer? Una nuova ricerca ci fa pensare che questo sarà possibile nel futuro.
Gli stessi strumenti di base che consentono ai computer di funzionare vengono ora utilizzati per controllare la vita a livello molecolare. I progressi descritti in questa recente ricerca hanno implicazioni per la medicina futura e la biologia sintetica.
Un team guidato dalla School of Medicine dell’Università di Washington ha creato proteine artificiali che funzionano come porte logiche molecolari, questo studio è stato pubblicato sulla rivista Science.
Questi strumenti, come le loro controparti elettroniche, possono essere utilizzati per programmare il comportamento di sistemi più complessi.
Il team ha dimostrato che le nuove proteine artificiali possono regolare l’espressione genica all’interno delle cellule T umane. Questo sviluppo può migliorare la sicurezza e la durata delle future terapie cellulari.
I bioingegneri hanno già realizzato porte logiche con DNA, RNA e proteine naturali modificate, ma queste sono tutt’altro che ideali. Le nostre porte logiche costruite con proteine progettate de novo sono più modulari e versatili e possono essere utilizzate in una vasta gamma di applicazioni biomediche
ha affermato l’autore senior David Baker, professore di biochimica presso la School of Medicine dell’Università di Washington e direttore dell’Institute for Protein Design.
Sia che siano elettroniche o biologiche, le porte logiche rilevano e rispondono ai segnali in modi predeterminati.
Uno dei più semplici è il cancello AND; produce output solo quando sono presenti un input E un altro.
Un esempio pratico ci aiuta a capire meglio: quando si digita su una tastiera, premendo contemporaneamente il tasto MAIUSC e il tasto A viene prodotta una lettera maiuscola A.
Le porte logiche fatte da parti biologiche mirano a portare questo livello di controllo nei sistemi di bioingegneria.
Con le porte giuste che operano all’interno delle cellule viventi, input come la presenza di due diverse molecole – o l’una e non l’altra – possono far sì che una cellula produca un output specifico, come l’attivazione o la soppressione di un gene.
L’intero Apollo 11 Guidance Computer è stato costruito da cancelli elettronici NOR. Siamo riusciti a realizzare cancelli NOR basati su proteine.
Non sono così complicati come i computer di guida della NASA, ma sono comunque un passo fondamentale verso la programmazione di complessi circuiti biologici da zero.
ha detto l’autore principale Zibo Chen, un dottorando presso l’Università di Washington.
Il reclutamento delle cellule immunitarie di un paziente nella lotta contro il cancro ha funzionato per alcune forme della malattia.
Tuttavia, colpire i tumori solidi con questo approccio di terapia cellulare CAR-T si è rivelato impegnativo.
Gli scienziati pensano che parte del motivo abbia a che fare con l’esaurimento delle cellule T.
Le cellule T geneticamente modificate possono combattere per un tempo ristretto prima che smettano di funzionare.
Potrebbe esserci un modo per aggirare questo problema.
Con porte logiche proteiche che rispondono ai segnali di esaurimento, il team dell’Università di Washington Medicine spera di prolungare l’attività delle cellule CAR-T.
Le cellule T più longeve, che possano essere meglio programmate per ogni paziente significherebbero una medicina personalizzata più efficace
ha detto Chen.
Qui lo studio completo:
- De novo design of protein logic gates (sciencemag.org)
