Американські та тайванські дослідники створили кишкові палички-кіборги, модифікувавши їх штучним гідрогелем. Завдяки цьому мікроби отримали переваги як живих, так і штучних клітин, позбувшись їхніх недоліків, для їх використання у лікуванні людських захворювань. Попередні досліди показали, що за потреби бактерій можна пристосувати проникати в людські ракові клітини, зазначається у журналі Advanced Science.
Зображення кишкових паличок, отримане сканувальним електронним мікроскопом. STEVE GSCHMEISSNER / Getty Images / Science Photo Library
Що значить створили кіборгів?
Кіборги багатьма сприймаються як щось далеке від реальності, яке існує лише в уяві та та науковій фантастиці, але насправді вони цілком справжні. Так називають організми, які поєднують у собі живі та штучні елементи. Хоча у такому разі кіборгами можна називати і людей із протезами та кардіостимуляторами, науковці працюють і над створенням мікроорганізмів-кіборгів, що їх можна використати, наприклад, для боротьби із важкими хворобами в людському організмі. Цим шляхом пішла команда вчених Каліфорнійського університету в Девісі з тайваньськими колегами.
Яких кіборгів отримали науковці?
Дослідники вирішили розв'язати одну з проблем використання мікробів у медицині. Використовувати живі, хоч і модифіковані, клітини ризиковано, оскільки вони швидко розмножуються й еволюціонують, тому можуть втратити терапевтичний потенціал і створити загрозу здоров'ю чи довкіллю. З іншого боку, синтетична біологія дає змогу створити штучні клітини із синтетичними матеріалами, що матимуть передбачуванішу поведінку. Однак вони поступаються живим поганою пристосовуваністю до мінливого середовища та обмеженістю функцій.
Взявши до уваги обмеження та переваги живих і неживих клітин, вчені подумали, що рішенням буде їх поєднання у напівживі клітини. Для цього вони ввели у цитоплазму кишкової палички синтетичний стабільний гідрогель, що перешкодив можливості поділу клітини, але не порушив ключові характеристики живої клітини, як-от клітинний метаболізм, синтез білків та текучість мембрани. Такі бактерії зберігали метаболічну активність протягом трьох днів, що рівнозначно приблизно 150 циклам поділу. Гідрогель також наділив їх більшою стійкістю і вони могли витримувати концентрації перекису водню та високий pH, які б їх мали вбити.
Яка практична користь цих бактерій?
Вчені провели попередні випробування їхніх напівживих кишкових паличок у ролі доставників протиракових препаратів до пухлин, перевіряючи для початку, чи здатні вони взагалі проникати в злоякісні клітини в умовах in vitro. Для цього їх змусили виробляти білок інвазин, який використовується патогенними бактеріями для проникнення в клітини ссавців. З'ясувалося, що такі кіборги успішно проникають у приблизно 34 відсотки людських ракових клітин у культурі.
Як для першого разу, це непоганий результат, до того ж вчені відмічають, що ефективність проникнення в ракові клітини можна надалі покращити. Та бактерії-кіборги ще потребують вдосконалення, щоб націлюватися винятково на злоякісні клітини і не шкодити здоровим.
Інші кіборги в науці:
🦗💣 сарана-кіборг успішно знайшла за запахом вибухові речовини
🦗🧫 а ще, винюхала три типи раку людини
🪳 📹водночас тарганів-кіборгів оснастили сонячними батареями та інфрачервоними камерами.