211service.com
Ląstelė ant lusto
Vaistas heparinas plačiai naudojamas siekiant užkirsti kelią kraujo krešėjimui atliekant medicinines procedūras, pradedant nuo dializės iki atviros širdies operacijos. 6 milijardų dolerių rinka yra vienas iš labiausiai paplitusių vaistų, šiandien naudojamų ligoninėse. Tačiau platus jo naudojimas paneigia jo neapdorotą kilmę: praėjus daugiau nei 90 metų nuo jo atradimo, heparinas vis dar gaminamas iš kiaulių žarnų. Tačiau naujas mikrofluidikos lustas, imituojantis vieno paslaptingiausių ląstelės organų veiksmus, gali padėti tai pakeisti. Rensselaer politechnikos instituto Trojoje, NY, mokslininkai sukūrė pirmąją dirbtinę ląstelių organelę ir naudoja ją, kad geriau suprastų, kaip žmogaus organizmas gamina hepariną.
netikra ląstelė: Šis mikroskysčių lustas gali atkartoti vienos iš svarbiausių, bet mažiausiai suprantamų eukariotinės ląstelės organelių – Golgi aparato – veiklą. Tyrėjai tikisi, kad tai gali padėti jiems suprasti, kaip sukurti svarbių vaistų, tokių kaip heparinas, sintetines versijas.
Mokslininkai stengėsi sukurti sintetinę vaisto versiją, nes pagal dabartinį gamybos metodą jis tampa jautrus užteršimui – 2008 m. dėl tokio incidento žuvo daugybė žmonių. Tačiau pasirodė, kad šį vaistą labai sunku sukurti laboratorijoje.
Didžioji dalis heparino gamybos paslapties kyla iš jo natūralios sintezės vietos: ląstelinės organelės, vadinamos Golgi aparatu, kuri apdoroja ir supakuoja baltymus, kad jie būtų išvežti iš ląstelės, papuošdami baltymus cukrumi, kad susidarytų glikoproteinai. Kaip tai daroma, mokslininkų kartos nepastebėjo. Golgi buvo atrastas daugiau nei prieš 100 metų, bet tai, kas vyksta jo viduje, vis dar yra juodoji dėžė, sakoma Robertas Linhardtas , Rensselaer biotechnologas, beveik 30 metų dirbantis su heparinu ir pagrindinis naujojo tyrimo autorius. Baltymai patenka, glikoproteinai išeina. Žinome dabar dalyvaujančius fermentus, bet nelabai žinome, kaip jie kontroliuojami.
Kad geriau suprastų, kas vyksta Golgi viduje, Linhardtas ir jo kolegos nusprendė sukurti savo versiją. Rezultatas: pirmoji žinoma dirbtinė ląstelių organelė, mažas mikroskysčių lustas, imituojantis kai kuriuos Golgi veiksmus. Skaitmeninis prietaisas leidžia tyrėjams kontroliuoti vieno mikroskopinio lašelio judėjimą, kai jie prideda fermentų ir cukrų, skaido lašelius ir lėtai kuria molekulių grandinę, pavyzdžiui, hepariną. Mes iš esmės galime valdyti procesą, kaip Golgi kontroliuoja procesą, sako Linhardtas. Manau, kad turime tikrai dirbtinę Golgi versiją. Iš tikrųjų galėtume sukurti kažką, kas veiktų kaip organelė, ir jį valdyti. Kitas žingsnis yra sudėtingesnių reakcijų derinių sudarymas.
Žmonės turėjo įrankių rinkinį, skirtą šiems svarbiems angliavandeniams gaminti, bet vienas dalykas, kurį turėtumėte padaryti, tai pamėginti mėgdžioti gamtą arba bent jau išsiaiškinti, kaip ji veikia, sakoma. Paulius DeAngelis , Oklahomos universiteto biochemikas ir molekulinis biologas, kuris nedalyvavo tyrime. Miniatiūrizavimas, kurį jie daro – turi mažus skysčio burbuliukus ir patenka į skirtingus skyrius su skirtingais katalizatoriais skirtingomis sąlygomis – taip veikia jūsų kūnas ir Golgi aparatas. Tai gražus modelis.
Šiuo metu mokslininkai žino, kaip atrodo heparinas ir kokių fermentų reikia jo gamybai, tačiau jie nežino. kaip jis pagamintas. Tai tarsi turėti visas medžiagas ir įrankius, reikalingus namui pastatyti, ir žinoti, kaip atrodo galutinis namas, o paskui ką nors pasakyti: „Gerai, eik, statyk namą“, – sako Linhardtas. Mums reikia plano. Turime žinoti, kaip šie įrankiai veikia kartu, kaip surenkamas namas. Jis mikroskysčių lustą lygina su namų statybos „pasidaryk pats“ rite, kuri mums nurodo, kaip kalama vinis, kaip pjauti, kaip surinkti statramsčius, kaip įstatyti sienas. Tiriant reagentus skirtingais kiekiais ir skirtingu reakcijos laiku, dirbtinis Golgi gali išmokyti juos sintetinti hepariną ir kitas molekules laboratorijoje.
Tai inžinerijos ir biologijos sintezė, sako Jeffrey Esko, Kalifornijos universiteto San Diege gliobiologas. Tai galima padaryti mėgintuvėliuose, tačiau lustas suteikia galimybę automatizuoti procesą mikroskalėje. Lustas taip pat leidžia tiksliai valdyti kiekvieną atskirą sąveiką ir nedideliu mastu.
Naudodamas mikroschemą ir didelį Nacionalinių sveikatos institutų finansavimą, Linhardtas mano, kad per ateinančius penkerius metus jie turėtų galėti panaudoti biologiškai sukurtą hepariną į klinikinius tyrimus.