Các phương pháp sinh học tổng hợp truyền thống cho liệu pháp dựa trên tế bào, chẳng hạn như các phương pháp tiêu diệt tế bào ung thư hoặc kích thích tái tạo mô sau khi bị thương, dựa trên sự biểu hiện hoặc ức chế protein để tạo ra hành động mong muốn trong tế bào. Cách tiếp cận này có thể mất thời gian (để protein biểu hiện và phân hủy) và tiêu tốn năng lượng tế bào trong quá trình này. Một nhóm các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Y khoa Penn State và Viện Khoa học Đời sống Huck đang thực hiện theo một cách tiếp cận khác.

Các nhà khoa học đang cố gắng chế tạo protein trực tiếp tạo ra một hành động mong muốn. Thiết bị dựa trên protein hoặc tác nhân điện toán cỡ nano phản ứng trực tiếp với kích thích (đầu vào) và sau đó tạo ra một hành động (đầu ra) mong muốn. Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science Advances, các nhà nghiên cứu mô tả cách tiếp cận của họ để tạo ra tác nhân điện toán kích cỡ nano. Họ đã thiết kế một loại protein mục tiêu bằng cách tích hợp hai miền cảm biến hoặc các vùng phản ứng với sự kích thích. Trong trường hợp này, protein mục tiêu phản ứng với ánh sáng và một loại thuốc gọi là rapamycin bằng cách điều chỉnh hướng hoặc vị trí của nó trong không gian.

Để kiểm tra thiết kế của mình, nhóm nghiên cứu đã đưa protein do họ thiết kế vào các tế bào sống trong môi trường nuôi cấy. Bằng cách cho tế bào nuôi cấy tiếp xúc với sự kích thích, họ đã sử dụng thiết bị để đo lường những thay đổi về hướng của tế bào sau khi tế bào tiếp xúc với sự kích thích trong miền cảm biến.

Ban đầu tác nhân điện toán cỡ nano yêu cầu hai đầu vào để tạo ra một đầu ra, nhưng bây giờ, các nhà nghiên cứu cho biết có hai đầu ra khả thi và đầu ra phụ thuộc vào thứ tự đầu vào nhận được. Nếu rapamycin được phát hiện trước, sau đó là ánh sáng, thì tế bào sẽ chấp nhận một góc định hướng nhất định, nhưng nếu các kích thích nhận được theo thứ tự ngược lại thì tế bào sẽ nhận một góc định hướng khác. Kết quả thử nghiệm này mở ra cơ hội phát triển các tác nhân điện toán cỡ nano phức tạp hơn.

Về mặt lý thuyết, càng nhúng nhiều đầu vào vào một tác nhân điện toán cỡ nano thì càng có nhiều kết quả tiềm năng có thể xảy ra từ các kết hợp khác nhau. Đầu vào tiềm năng có thể bao gồm các kích thích vật lý hoặc hóa học và đầu ra có thể bao gồm những thay đổi trong hành vi của tế bào, chẳng hạn như hướng tế bào, di cư, sửa đổi biểu hiện gen và tế bào miễn dịch chống lại tế bào ung thư. Nghiên cứu này hứa hẹn một ngày nào đó có thể tạo cơ sở cho những liệu pháp dựa trên tế bào thế hệ tiếp theo cho các bệnh khác nhau, chẳng hạn như bệnh tự miễn, nhiễm virus, tiểu đường, tổn thương thần kinh và ung thư. Chi tiết tham khảo tại:

Jiaxing Chen, Yashavantha L. Vishweshwaraiah, Richard B. Mailman, Erdem D. Tabdanov, Nikolay V. Dokholyan. A noncommutative combinatorial protein logic circuit controls cell orientation in nanoenvironments. Science Advances, 2023; 9 (21) DOI: 10.1126/sciadv.adg1062

(Sưu tầm)
VIỆN IMC
Tòa nhà IMC Tower, Số 176 Trường Chinh, Phường Khương
Thượng, Quận Đống Đa, Thành phố Hà Nội, Việt Nam
Tel/Fax : (+84) 24 3566 6232 / 24 3566 6234
Email: info@imc.org.vn   Website: https://imc.org.vn