Человечество манипулирует микробами уже тысячи лет - с тех самых пор, как научилось использовать дрожжи для приготовления хлеба и алкоголя. Но теперь ученые пошли еще дальше. Они создают полуживые «клетки-киборги», которые способны выживать в агрессивной окружающей среде, где гибнут все прочие микроорганизмы.
Киборгизация микроорганизмов
Новое исследование относится к области синтетической биологии. Это означает применение инженерных принципов к биологическим системам и организмам для предоставления им новых способностей.
Обычно, такую инженерию можно проводить двумя основными способами. Первый способ - живые клетки генетически конструируются для выполнения полезных задач - производства лекарств, разрушения пластика или даже для хранения данных. Второй способ - совершенно новые синтетические организмы создаются буквально с нуля. Теперь появился и третий путь.
Ученые Калифорнийского университета в Дэвисе разработали метод, который является своего рода гибридом двух первых. Они взяли существующие живые бактерии и вживили в них блоки искусственного полимера. Затем клетки подвергли воздействию ультрафиолета. При этом полимер начал превращаться в гидрогель, обеспечивая клеткам прочную оболочку - своего рода искусственный «панцирь».
В результате получилось нечто, что можно назвать «клетками-киборгами». Эти бактерии все еще способны выполнять большую часть своих биологических функций, включая метаболизм, перемещение и выработку белков, но они больше не могут делиться и расти.
«Клетки-киборги программируются, не делятся, сохраняют важную клеточную деятельность и приобретают неактивные способности», - говорит Чименг Тан, старший автор исследования.
Тесты показывают, что клетки-киборги гораздо лучше выживают в условиях, которые обычно убивают немодифицированные клетки. Например, они устойчивы к воздействию перекиси водорода, антибиотиков и высокого уровня рН.
Зачем это нужно?
Клетки-киборги могут выполнять функцию своеобразных «наноботов» там, где требуется проведение микроскопических работ в агрессивной среде.
В ходе экспериментов команда настроила киборгов таким образом что они смогли проникнуть внутрь выращенных в лаборатории раковых клеток. Это открывает интересный потенциал их использования. Например, клетки могут найти применение в сфере диагностики заболеваний и точечной доставки лекарств внутри организма.
Команда планирует продолжить исследования клеток-киборгов, чтобы найти способы лучше их контролировать. Также ученые хотят опробовать варианты киборгизации с применением других полимерных материалов.
Исследование опубликовано в журнале Advanced Science.
