Ученые имплантировали искусственный гидрогелевый каркас в
бактерии, чтобы создать полусинтетические «клетки-киборги», которые
однажды могли бы функционировать как крошечные роботы в медицине,
очистке окружающей среды и промышленном производстве, согласно
недавнему исследованию в журнале Advanced Science.

В дополнение к тому, что клетки становятся более выносливыми, этот
каркас лишает их способности к размножению, поэтому их можно
контролировать лучше, чем генетически модифицированные живые
бактерии. Клетки-киборги также легче создать, чем полностью
искусственные клетки аналогичной сложности.

«Мы никогда не думали, что это сработает», — говорит соавтор
исследования и специалист по синтетической биологии из Калифорнийского
университета в Дэвисе Чименг Тан. «Когда вы вводите гелевый раствор в
клетки, чаще всего вы думаете, что скорее всего они умрут». Но его команда
решила попробовать.

Чтобы создать биологического робота, исследователи часто
взламывают генетический код живой бактерии, чтобы приспособить
организм к намеченной цели. Но миллиарды лет эволюции научили
микробов не делать того, что представляет для них опасность, — неприятная
ситуация для биологов-синтетиков, которые хотят, чтобы клетки
производили ценные, но токсичные химические вещества или выполняли
другую опасную работу.

«Они не глупы; они не собираются делать что-то, что не помешает им
лучше делиться или расти», — говорит биолог-синтетик из Миннесотского
университета Кейт Адамала, не участвовавшая в новом исследовании. «Это
своего рода их бизнес-модель».

Поскольку полностью искусственные клетки не размножаются и не
имеют инстинктов выживания, их легче контролировать чем живые клетки.
Но часто бывает трудно сделать их достаточно комплексными для
выполнения сложных задач. «С точки зрения сложности они просто не могут
сравниться с естественными клетками», — говорит Чименг Тан.

Для создания клеток-киборгов исследователи наполнили живую
кишечную палочку гидрогелем, который Тан сравнивает с плотной массой
молекулярной лапши. Это сделало клетки более прочными, позволив им
пережить токсические факторы стресса, которые убили бы обычную
кишечную палочку. Такие клетки находятся где-то между искусственными и
естественными: они не способны к делению, но в остальном имеют
нормальный метаболизм и функции. Команда также показала, что клетки-
киборги могут быть запрограммированы с помощью генетических «цепей»
(наборов генов, которые позволяют клеткам выполнять простые вычисления)
и снабжены генами, которые помогают им проникать в опухолевые клетки.

Ученые и раньше внедряли гидрогели в полностью искусственные
клетки. Но компоненты гидрогеля «сложно контролировать» отмечает
Адамала. Тан говорит, что группа наткнулась на правильный гидрогель
практически случайно и потратила месяцы на доработку рецепта, чтобы
бактерии могли его пережить.

Тан и Адамала согласны с тем, что превращение других типов клеток в
киборгов может быть полезным; дрожжи, например, это грибок, который
может производить белки, что не могут бактерии. На данный момент
команда Тана работает над созданием бактерий-киборгов, которые смогут
доставлять вакцины и действовать как крошечные терминаторы для раковых
клеток.

incatalog.kz