Tag Archives: MIT

Živi „kasetofon“

sn-cellmemoryHModificiranjem DNK, naučnici su pretvorili bakteriju E.coli, koja se u crijevima nalazi, u najmanji „kasetofon“ na svijetu. Novodizajnirani mikrobi su projektirani na takav način da su sposobni dokumentovati i sačuvati uspomene iz njihovog okruženja. Te informacije se mogu kasnije ponovo pozvati (čak i kad ćelije umru zadržavaju te informacije) . Ideja koja stoji iza ovih živi uređaja za čuvanje podataka je da će se jednog dana, oni moći koristiti kao mali zdravstveni monitori ili senzori okoliša. Naučnici su do sad uspješno snimili “sve-ili-ništa” sjećanja, npr. ako su neki specifični stimuli prisutni u okruženju ili ne. Ove digitalne uspomene ne mogu obavijestiti koliko dugo je eksponacija stimulija trajala ili kolika je kolicina stimulija odnosno analogne informacije. Modificirane ćelije , međutim, su sposobne da upravo to urade.

Da biste napravili žive snimatelje uspomena, naučnici iz MIT:a (Massachusetts Institute of Technology) koristili su sekvence DNK pronađenih zvane retroni. Retroni nose genetske informacije za proizvodnju enzima, biološki katalizatora, i predstavljaju jedinstvene sekvence DNK koje se mogu integrisati u genom bakterije. Bakterije obično koriste ove sekvence da bi manipulirale svojim domaćinom.

Istraživači su bili u mogućnosti da retrone, kroz modifikacije DNK sekvence, dizajniraju tako da proizvode jedinstvene DNK sekvence samo kad su određene stimulanse, kao što su svjetlo ili kemijske stimulanse ,prisutne. Ove sekvence, koje su zapravo zapis o iskustvu, se inseriraju na specifična mjesta unutar genoma. “Sekvence možemo inserirati bilo gdje u genomu”, kaže vodeći naučnik Timothy Lu “, što je razlog zašto ove sekvence gledamo kao diktafon, jer mogu biti usmjerene tamo gdje se signal pojavio.

Budući da se sekvenca može prenositi iz generacije u generaciju, “uspomene” se postepeno akumuliraju i ostaju prisutne dok traje životni vijek organizma. Naučnici mogu “izvaditi” ove snimljene informacije kroz sekvenciranje genoma tog organizma.

Naučnici mogu razraditi veličinu i trajanje signala tako da odrede koliko ćelija unutar populacije sadrži novu DNK sekvencu . Što je veći udio ćelija koji imaju snimljene sekvense, to je veća izloženost i trajanje signala.

Krajnji cilj za naučnike je da koriste ovaj sistem kao uređaj za praćenje različitih sredina. Naučnici mogu dizajnirati ćelije tako da reaguju na niz različitih podražaja samim tim je potencijal aplikacije ogroman. Npr. organizmi bi se mogli postaviti u okean da mjere razine CO2 ili zagađenja. Alternativno, mogli bi se koristiti u medicini da prate progresiju bolesti, kao što je recimo širenje raka, tako što bi registrovali stimule koje su lučene od strane oboljelih ćelija.

 

Original članak

 

Posted in biologija, Medicina. Tagged with , , , , , , , , .

Antraks toksini bi se mogli koristiti za prenošenje lijekova protiv raka

Antraks je potencijalno fatalna infekcija prouzrokovana bakterijom Bacillus anthracis. Spore ovog organizma se lako šire i infektivne su kad se udahnu. Zato se antraks u prošlosti koristio kao biološko oružje, a još uvijek se gleda kao ozbiljna bioteroristička prijetnja.

300px-Bacillus_anthracis_1

Razlog zbog čega je antraks tako interesantan je njegova efektivnost u unošenju krupnih i otrovnih molekula unutar ćelija. Naucnici sa MIT (Massachusetts Institute of Technology) Univerziteta su se zato upitali da li je moguće podesiti proteine antraka tako da antikancerogeni molekuli budu transportovani unutar ćelija i dostavljeni tamo gdje su potrebni. I uspijeli su to izvesti u laboratoriji. Naučnici se nadaju da će kroz daljnji razvoj ovog sistema uspjeti transportovati u ćelije ne samo antikancerogene molekule, nego i razne vrste lijekova. Ovaj rad je publiciran u ChemBioChem strucnom casopisu za hemiju, biologiju i medicinu.

Antitijela su zaštitni proteini producirani od imunog sistema koji prepoznaje i veže štetne supstance. Antitijela se mogu tako modificirati da se “prilijepe” maltene svemu, i tako su postala neprocijenjiva u tretmanu raznih bolesti. Na primjer, neke ćelije eksprimiraju posebne receptore, što znači da one mogu biti prepoznate uz pomoć antitijela koja su specifično dizajnirana za te ćelije. Tako funkcioniše npr terapija sa proteinom herceptinom. Antitijelo se veže uz HER2- receptor (receptor koji prepoznaje herceptin), koji je povišeno eksprimiran u nekim vrstama raka dojke. HER2 signalira ćeliji da se dijeli, tako da blokada HER2-receptora sprečava nekontrolirano dijeljenje ćelija sto je osnovna odlika kancerogenog tkiva.

Terapija antitijelima zvuči dobro, ali je ograničena time što proteini moraju biti unutar ćelija da bi tretman funkcionisao. Antitijela su krupna i tesko prolaze membranu, i dan-danas nema neke univerzalne tehnologije za dostavljanje antitijela unutar ćelija. Sa novim znanjem kako antraks na jednostavan način prolazi “čeličnu” membranu, MIT naučnici sad pokusavaju da taj sistem upotrijebe kao sistem za dostavljanja lijekova unutar celija.

Antraks toksini su sastavljeni od tri proteina, koji odvojeni jedan od drugog nisu toksični. Jedan od njih se naziva PA (PA stoji za Protective Antigen), koji se priloži površinskim receptorima i stvori poru u celijskoj membrani. Ta pora olakšava ulazak drugog proteina tzv LF(LF stoji za Lethal Factor) i treci je EF(Edema Factor), koji smetaju celularnim procesima unutar ćelije.

Naučnici su izmijenili netoksične LF i EF tako sto su dijelove zamijenili sa tzv mimik antitijelima za ciljane proteine. Mimik antitijela su molekule koje imaju slična svojstva kao i original antitijela, ali su mnogo manja po veličini. Ove modifikacije vode efikasnom prenosu nekoliko terapijskih proteina u ćelije raka u laboratorijskim uslovima, između ostalog i proteina Bcr-Abl koji igra centralnu ulogu u razvoju hronične mijeloidne leukemije (CML). Stanice raka u koje je ovaj protein unešen brzo ulaze u apoptozu – programiranu smrt ćelija.

Ovi rezultatiobecavaju uspijesnu terapiju, ali prije nego što ovaj sistem bude od koristi, naučnici moraju otkriti kako da ovaj sistem ciljano koriste. Antraks toksini koriste receptore pronađene na mnogo raznih ćelija. Ako uspiju da ga ciljano koriste, ovaj novi sistem bi doprinio signifikantnom napretku na području transporta lijekova u unutrasnjost celija.

 

 

 

Posted in Medicina. Tagged with , , , , , , , , , , .