연구원들은 살아있는 세포처럼 행동하는 인공 세포를 만듭니다

에 발표된 새로운 연구에서 자연화학, UNC-Chapel Hill 연구원 Ronit Freeman과 그녀의 동료들은 DNA와 단백질(생명의 필수 구성 요소)을 조작하여 신체의 세포처럼 보이고 행동하는 세포를 만들기 위해 취한 단계를 설명합니다. 해당 분야 최초의 이러한 성과는 재생 의학, 약물 전달 시스템 및 진단 도구 분야의 노력에 영향을 미칩니다.

“이 발견을 통해 우리는 환경 변화에 민감하고 역동적인 방식으로 행동할 수 있는 엔지니어링 직물이나 조직을 생각할 수 있습니다”라고 UNC 예술 과학 대학 응용 물리 과학과에 연구실을 두고 있는 Freeman은 말했습니다.

세포와 조직은 임무를 수행하고 구조를 만들기 위해 함께 모이는 단백질로 구성됩니다. 단백질은 세포골격이라고 불리는 세포의 골격을 형성하는 데 필수적입니다. 그것이 없으면 세포는 기능할 수 없습니다. 세포골격은 세포의 모양과 환경에 대한 반응 모두에서 유연성을 제공합니다.

Freeman Lab은 천연 단백질을 사용하지 않고 모양을 바꾸고 주변 환경에 반응할 수 있는 기능성 세포골격을 갖춘 세포를 만들었습니다. 이를 위해 그들은 단백질의 구성 요소인 펩타이드와 용도 변경된 유전 물질이 함께 작용하여 세포골격을 형성하도록 지시하는 새로운 프로그래밍 가능한 펩타이드-DNA 기술을 사용했습니다.

“DNA는 일반적으로 세포골격에 나타나지 않습니다”라고 Freeman은 말합니다. “우리는 DNA의 서열을 재프로그래밍하여 건축 재료로 작용하여 펩타이드를 서로 결합시켰습니다. 일단 이 프로그래밍된 재료를 물방울에 넣으면 구조가 형성되었습니다.”

이런 방식으로 DNA를 프로그래밍할 수 있다는 것은 과학자들이 특정 기능을 수행하는 세포를 만들고 심지어 외부 스트레스 요인에 대한 세포의 반응을 미세 조정할 수도 있음을 의미합니다. 살아있는 세포는 Freeman Lab에서 만든 합성 세포보다 더 복잡하지만 예측하기가 더 어렵고 가혹한 온도와 같은 적대적인 환경에 더 취약합니다.

“합성 세포는 화씨 122도에서도 안정적이어서 일반적으로 인간의 삶에 부적합한 환경에서도 뛰어난 능력을 가진 세포를 제조할 수 있는 가능성을 열어주었습니다.”라고 Freeman은 말합니다.

Freeman은 내구성이 뛰어난 재료를 만드는 대신 특정 기능을 수행한 다음 새로운 기능을 수행하도록 재료를 수정하여 작업에 맞게 재료를 만든다고 말합니다. 직물이나 조직과 같은 재료의 세포를 프로그래밍하기 위해 다양한 펩타이드 또는 DNA 디자인을 추가하여 응용 프로그램을 맞춤화할 수 있습니다. 이러한 신소재는 다른 합성 세포 기술과 통합될 수 있으며, 모두 생명공학 및 의학과 같은 분야에 혁명을 일으킬 수 있는 잠재적 응용 분야를 갖추고 있습니다.

“이 연구는 무엇이 생명을 만드는지 이해하는 데 도움이 됩니다”라고 Freeman은 말합니다. “이 합성 세포 기술은 자연을 재현할 수 있을 뿐만 아니라 생물학을 능가하는 물질을 만들 수도 있습니다.”

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/04/240423135213.htm