|  | 9 февраля 2017 | Медицина

Биоэлектрические живые клетки - первый шаг на пути к созданию полноценных киборгов

Киборг


Идея управления функционированием биологических живых клеток при помощи специальной электроники достаточно давно являлась лишь предметом научной фантастики. Но современные ученые уже некоторое время ведут исследования в данном направлении, видя во всем этом новые методы борьбы с различными заболеваниями. И, благодаря усилиям группы ученых из университета Мэриленда (University of Maryland, UM), электронное управление живыми клетками человеческого организма стало на один шаг ближе. Эти ученые разработали электрогенетическую "переключающую" систему, внедрили ее в бактериальные клетки и при ее помощи обрели способность управлять поведением одноклеточных организмов.

Главной проблемой в создании электрогенетической гибридной системы было то, что обе ее составных части работают совершенно различными способами. Клетки, из которых состоят все живые существа, по крайней мере здесь, на Земле, обмениваются информацией с другими клетками посредством специальных молекулярных каналов. Используя процесс, называемый экспрессией генной информации, хранящейся в ДНК каждой клетки, внутри нее производятся молекулы, такие, как определенные белки, ферменты и гормоны, которые и используются в качестве носителей передаваемой информации. Электронные же системы, как нам хорошо известно, для передачи информации используют потоки электронов, получаемые из источника энергии.

К сожалению, потоки электронов неспособны циркулировать внутри биологических систем также свободно, как по медным проводникам. Однако, внутри живых клеток существуют молекулы, способные выступать в роли неплохих проводников тока. Эти молекулы, относящиеся к классу окислительно-восстановительных биомолекул, могут накапливать и высвобождать электроны от внешнего источника во время химических реакций окисления и восстановления, в которых они принимают участие.

Модифицированные микроорганизмы


Ученым удалось внести в структуру окислительно-восстановительных биомолекул естественного происхождения некоторые изменения, превратившие ее в проводник электрического тока, текущего от одного электрода к другому. Глубина окислительной и восстановительной реакции определяется величиной и направлением текущего через молекулу тока, а при отключении тока молекула продолжает сохранять свое текущее состояние достаточно долгое время.

Модифицированные окислительно-восстановительные биомолекулы, помещенные внутрь одноклеточных организмов, стали работать в качестве "выключателей", активизирующих определенные процессы генной экспрессии. Это, в свою очередь, позволило управлять некоторыми из функций одноклеточных организмов простым щелчком выключателя и нажатием кнопки.

В качестве эксперимента были созданы микроорганизмы, начинавшие вырабатывать флуоресцентный зеленый белок при получении соответствующего электрического сигнала. И эти микроорганизмы в буквальном смысле начинали светиться, когда они были "включены" электрическим способом. Во второй вид экспериментальных микроорганизмов был встроен механизм управления синтезом белка CheZ, который стимулирует двигательную функцию этих организмов. И при помощи электрических сигналов ученые смогли управлять процессом движений и перемещения модифицированных бактерий.

"Электроника уже давно изменила нашу повседневную жизнь. И теперь, когда мы научились соединять электронику и биологию, мы получили возможность электронного управления нашим организмом на самом малом уровне, на уровне отдельных клеток и заключенной в них ДНК" - рассказывает Грегори Пэйн (Gregory Payne), участник исследовательской группы, - "Все это имеет огромный потенциал для создания "умных" гибридных биоэлектронных устройств, которые позволят организму успешно бороться даже с самыми тяжелыми заболеваниями, к примеру, с раком".




Ключевые слова:
Живая, Клетка, Молекула, Модификация, ДНК, Управление, Функции, Поведение

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Ученые превратили живые клетки в программируемые биокомпьютеры
  • Созданы первые в мире искусственные функционирующие клетки, изготовленные и ...
  • Уругвайские ученые вырастили модифицированных на генном уровне животных, ко ...
  • Ученые заперли живые клетки в "клетки" микроскопических кремниевых пирами ...
  • Ученые определили точное местонахождение биологических часов всех живых сущ ...




  • 9 февраля 2017 16:38
    #1 Написал: kloniv1982

    Публикаций: 0
    Комментариев: 41
    И опять будут с помощью управляемых клеток уничтожать раковые клетки. Это тупик. Рак это родные клетки организма только недоразвитые и они еще бессмертны, просто не стареют. Этиология рака изучена мало, вот где копать надо, это внешнее воздействие или организм сам запускает программу самоуничтожения из-за(причины найдутся). Если не контролируемое размножение опухоли остановить и всем клеткам отдать приказ развиться в нужную ткань, АЛЯ и получился нужный орган из твоих родных клеток. Лично моё мнение управление раком(пока фантастика) шажок на пути к бессмертию, только нужно ли такое человечеству?
        
    9 февраля 2017 17:23
    #2 Написал: Philosoph

    Публикаций: 0
    Комментариев: 63
    kloniv1982, учите матчасть - единственное что приходит на ум когда прочитал ваше творчество!

    Рак (см. что есть рак, а что впринципе опухоли (злокачественные/доброкачественные)) вполне себе изучен. Даже есть экспериментальные лек.средства для ПОЛНОГО излечения от опухолей (пока только несколько видов). Перспективная технология лечения опухолей это CAS9/CRISPR (см. генетические ножницы).

    Что касается собственно самих клеток - так они более чем специализированные клетки, хотя бывают и искл.

    Насчёт "АЛЯ и получился нужный орган из твоих родных клеток" - см. 3D-биопринтинг и рак здесь не причём! Давно и вполне себе успешно печатаются многие (не сильно сложные) органы!

    Насчёт "управление раком(пока фантастика) шажок на пути к бессмертию" - см. Anti-age медицина и успехи в этой области!
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.