Raziskovalci Kemijskega inštituta iznašli hitrejši način uravnavanja delovanja človeških celic

"Kljub temu, da ne razumemo popolnoma delovanja celic, pa jih lahko spremenimo tako, da se odzivajo na izbrane signale iz okolja, kar je zelo pomembno predvsem za uporabo celic za zdravljenje. Vnos novih načinov kontrole celic predstavlja pomembno vejo sintezne biologije. Čeprav so znanstveniki v zadnjem desetletju uspeli v celice vnesti nove načine kontrole, pa je bila pomembna omejitev počasnost odziva," so zapisali v sporočilu za javnost.

Raziskovalci iz Kemijskega inštituta so v reviji Nature Chemical Biology objavili članek, ki opisuje izum, s katerim so izboljšali hitrost odziva človeških celic na signale iz okolja z nekaj ur, kar zmorejo dosedanji sistemi, na le nekaj minut. To so dosegli z natančno nadzorovanimi povezavami med proteini, ki se v odgovor na zunanje signale lahko cepijo in preuredijo v drugačne komplekse.

Tako so se izognili počasnim procesom, ohranili pa so sposobnost vzporednega in zaporednega procesiranja informacij in v celicah sestavili logična vezja, kar je primerljivo s pospešitvijo delovanja računalnikov za red velikosti. To odkritje omogoča razvoj bolj zmogljivih celičnih računalnikov, opisani mehanizem pa je podoben nekaterim naravnim procesom, kot je strjevanje krvi, kar bo lahko omogočilo različne medicinske aplikacije, so izpostavili.

Jan Lonzarić, ki si s Tino Fink deli prvo avtorstvo objave in je trenutno na podoktorskem usposabljanju na univerzi MIT, meni, da je poleg hitrosti najpomembnejša lastnost takšnega sistema sposobnost združevanja reakcij v vzporedne in verižne reakcije in kaskade.

Projekt, ki je pripeljal do objave v reviji Nature Chemical Biology (ta je dosegljiva na https://rdcu.be/bdbGi), se je pravzaprav začel kot projekt študentske ekipe na tekmovanju iGEM leta 2016. Skupina študentov je takrat pod mentorstvom raziskovalcev iz skupine Romana Jerale razvila začetni koncept.

Le nekaj tednov pred objavo slovenske raziskave je pristop aktivacije človeških celic z uporabo proteaz v reviji Science objavila skupina iz Ameriške univerze Caltech. Lonzarić je ocenil, da je hkratna objava iz različnih skupin potrditev, da "smo zagrizli v pomemben problem in našli robustno rešitev". Jerala pa je dodal, da je zaradi razlike v mehanizmih sistemov slovenski sistem hitrejši in širše uporaben v različnih tipih celic.

Raziskavo je finančno podprla Javna agencija za raziskovalno dejavnost RS. Avtorji raziskave so Tina Fink, Lonzarić, Arne Praznik, Tjaša Plaper, Estera Merljak, Katja Leben, Nina Jerala, Tina Lebar, Žiga Strmšek, Fabio Lapenta, Mojca Benčina in Jerala.

To je že tretji članek v revijah družine Nature, ki so ga sodelavci odseka za sintezno biologijo in imunologijo Kemijskega inštituta objavili v enem mesecu, kar se tudi v najboljših skupinah na svetu zgodi zelo redko, so še sporočili z inštituta.