Ученым удалось сконструировать программируемый генетический модуль. Встраиваясь в геном клеток, он заставляет их реагировать на внешние сигналы, давая при этом возможность учитывать и внутреннее состояние клетки. Такое важное усовершенствование дает гораздо больше возможностей для написания и внедрения искусственных генетических «программ».

Генная инженерия основана на искусственном внедрении генов, с которых клетка синтезирует белки, по тем или иным причинам понадобившиеся исследователям. Например, можно добавить ген, который будет синтезировать флюоресцентный белок, и – вуаля! – отдельные клетки или организм в целом начинают светится. В медицине такой метод применяется, если из-за поломки естественных генов нужный белок не синтезируется в достаточном количестве.

Прогресс не стоит на месте, и теперь ученые получили возможность встраивать не только нужные гены, но и управляющие элементы, которые могут контролировать их работу в зависимости от белков, присутствующих в клетке. На первый взгляд усовершенствование небольшое, но значительно увеличивает контроль над клетками, что важно в том числе в перспективе будущих медицинских применений.

«Общая идея здесь заключается в том, чтобы получить возможность управлять поведением клеток и их реакциями на любой выбранный белок», – говорит Кристина Смолк (Christina Smolke), биоинженер из Стенфордского университета, которая возглавляла исследование.

Для этой цели Смолк и ее команда сконструировали участок ДНК, который работает как небольшая генетическая схема. После встраивания в клетку с ДНК считывается РНК (все как обычно), но вот следующий шаг – синтез белка – произойдет лишь в случае наличия или отсутствия внутри клетки другого заранее выбранного белка.

Одним их экспериментов, проведенных командой, стало создание такого генетического элемента, который делает клетки организма чувствительными к антивирусному средству ганцикловиру, но только при наличии в них белка бета-катенина, который избыточно производится в опухолевых клетках. Таким образом мы получаем возможность направленно воздействовать на опухолевые клетки, не затрагивая здоровые.

Любопытна программа поведения такого элемента. При разработке ДНК ученые добавили в нее стоп-сигнал, так что синтезированная РНК остается неактивной. Помимо этого блокатора был встроен и особый рецептор белка бета-катенина. Срабатывание этого рецептора приводит к расщеплению РНК таким образом, что от нее отделяется стоп-сигнал, что снимает блокировку и дает зеленый свет для синтеза белка.

Помимо борьбы с опухолевыми клетками такой способ, как надеются ученые, позволит предотвратить и атаку иммунитета на здоровые клетки. Поскольку рецепторов для разных белков можно встраивать несколько в итоге мы получаем уже довольно продвинутый язык генетического «программирования». Если все пойдет успешно и клинические испытания (до которых, правда, пока еще далеко) не выявят отрицательных последствий, то, возможно, мы получим возможность исправить «баги» нашего организма.