היכולת לגרום לתאים לעשות את ההצעה שלנו תהיה התקדמות גדולה בכל דבר, מייצור תרופות ועד דלק ביולוגי,...
היכולת לגרום לתאים לעשות את ההצעה שלנו תהיה התקדמות גדולה בכל דבר, מייצור תרופות ועד דלק ביולוגי, אבל קשה לפרוץ לטבע ולגרום לתאים לציית. לצוות של חוקרים שוויצרים יש דרך אחת לעשות זאת: צור תאי סייבורג מחובר למחשב ונשלט על ידיו.
חוקרים ב-ETH ציריך הצליחו ליצור לולאת משוב בין צורה נפוצה של שמרים למחשב, ששלט בפולסי האור כדי לשלוט במדויק על ביטוי הגנים. זה שונה מטכניקות בקרת תאים אחרות שראינו, כמו שינוי גנטי פשוט או מעגלים סינתטיים. במקום זאת, הצוות השוויצרי משנה כמה חלבונים מקודדי אור ומחבר את התא למודל ממוחשב, המשתמש באלגוריתמים כדי לקרוא את תגובות האור ולקבוע משוב סלולרי. זה in vivo, בסיליקו רֶשֶׁת.
אנדריאס מיליאס-ארג'יטיס ועמיתיו התחילו עם Saccharomyces cerevisiae - שמרי בירה - והתמקדו במולקולה בשם phytochrome, שניתן להפעיל בנוכחות אור אדום. ההפעלה של מולקולה זו מתחילה או מפסיקה את השעתוק של גן המקודד לחלבון ספציפי. ואז הצוות השתמש בסמן גן ניאון כדי לראות מתי החלבון הזה מיוצר.
ברגע שהם הבינו את זה, הצוות בנה מודל ממוחשב כדי לקבוע כמה זמן כל דופק אור צריך להימשך כדי לשלוט בביטוי הגנים. זה היה מסובך במיוחד,
כפי שהחוקרים מסבירים, מכיוון שלמולקולת הכתב (הסמן הפלורסנטי) לוקח זמן מה להידלק והיא נשארת פעילה לזמן מה, ומפריעה לתזמון המדויק שלהם. בהתחלה, המודל שלהם עבד בסימולציה אבל לא בתאים, שאפשר להאשים אותם ב"תנודות תוך-תאיות בלתי נמנעות", כפי ש-Milias-Argeitis וחב'. לשים את זה.כדי לשפר את העניינים, החוקרים בנו מערכת בלולאה סגורה: האיר באור אדום; להתחיל ביטוי גנים; לנטר את ביטוי הגנים האמור ולחשב תשומות אופטימליות עם אלגוריתם משוב; ואז להאיר באור כהה יותר כדי לעצור את הביטוי.
"על ידי חיבור בקרה אלקטרונית לתגובות ביולוגיות, בסיליקו משוב מספק גישה לשליטה כמותית חסרת תקדים על פעילותם של תאים חיים", כותבים המחברים.
המאמר מופיע באינטרנט בכתב העת טבע ביוטכנולוגיה.
[באמצעות BBC]
