Descoperirea care va schimba medicina. Cercetătorii de la universități din California și Italia au realizat o descoperire inovatoare, reușind să proiecteze gene sintetice capabile să funcționeze asemănător celor din celulele vii.

Aceste gene artificiale pot construi structuri intracelulare printr-o secvență de asamblare automată, ceea ce ar putea duce la numeroase aplicații avansate în domeniul biologiei, medicinei și biotehnologiei. Descoperirea promite să revoluționeze modul în care materialele biomoleculare sunt dezvoltate și utilizate.

Construcții genetice sintetice: mecanismul inovator

Echipa de cercetători de la Politehnica Universității din California și Universitatea Tor Vergata din Roma a prezentat descoperirea care va schimba medicina: genele sintetice care se comportă la fel ca genele naturale din celulele vii. În laborator, aceștia au programat genele pentru a construi structuri printr-un proces de autoasamblare, secvențial și modular, asemănător construcțiilor de tip IKEA, unde părți simple pot fi combinate pentru a crea structuri complexe.

Folosind segmente de ADN sintetic, cercetătorii au conceput o soluție în care acești „blocuri” ADN interacționează pentru a forma tuburi la scară nanometrică. Procesul de formare este declanșat de molecule specifice de ARN care, odată introduse, inițiază asamblarea sau dezasamblarea structurilor, la un moment precis. „Aceasta deschide o cale extraordinară pentru a dezvolta materiale biomoleculare complexe din părți finite, folosind numai reconfigurarea instrucțiunilor de asamblare”, a explicat profesorul Franco, unul dintre coordonatorii studiului.

Controlul precis al asamblării genetice. Descoperirea care va schimba medicina

Prin conectarea genelor sintetice într-o secvență programată, oamenii de știință au creat o cascadă genetică sintetică similară celei care ghidează dezvoltarea corpului în organismele vii. Un exemplu natural este secvența de gene care reglează formarea segmentelor corpului la musculițele de fructe, unde genele activează anumite părți în ordinea corectă pentru dezvoltarea structurii corporale.

În mod similar, cercetătorii au programat gene sintetice care să declanșeze ARN-uri ce controlează asamblarea structurilor ADN la momente specifice. Prin aceasta, ei pot nu doar să gestioneze momentul formării structurilor, dar și să definească caracteristicile lor precise la fiecare pas.

„Am vrut să recreăm în laborator o secvență de gene controlată similar celei naturale, care să inducă formarea materialelor în funcție de cronologia activării genelor”, explică Franceso Ricci, coautor al studiului.

Această tehnică de control asupra formării structurii și compoziției oferă cercetătorilor posibilitatea de a crea materiale care să evolueze spontan din același set de componente. Aceasta poate fi extinsă la alte materiale și sisteme care folosesc semnale biochimice temporizate pentru a-și schimba forma și funcția.

Cum se va schimba medicina după această descoperire

Abordarea deschide calea unor progrese semnificative în biologia sintetică, cu aplicații directe în medicină și biotehnologie. Odată cu controlul asamblării moleculare la nivel genetic, cercetătorii pot dezvolta materiale care să își schimbe compoziția și funcția în mod programat, chiar în interiorul organismului. Potențialul pentru utilizarea în tratamente personalizate este vast, permițând dezvoltarea de structuri care să interacționeze cu celulele corpului uman pentru a oferi tratamente mult mai precise și mai eficiente.

„Nu doar că această tehnică permite asamblarea materialelor, dar ne oferă și capacitatea de a le dezasambla sau remodela în funcție de nevoi”, subliniază Daniela Sorrentino, cercetătoare postdoctorală în echipa de studiu. Aceasta afirmă că, prin coordonarea acestor gene sintetice, se pot crea structuri ADN și ARN care au capacitatea să dezvolte funcții noi sau să se degradeze la cerere, fără a lăsa reziduuri care ar putea fi dăunătoare.

Această tehnologie ar putea fi folosită și pentru a dezvolta materiale inovatoare utilizate în industria biotehnologică. Genele sintetice programabile permit, de exemplu, producerea de materiale care își pot schimba funcția la o comandă externă, facilitând dezvoltarea de dispozitive medicale care se adaptează în funcție de reacțiile pacientului sau chiar structuri biologice care își schimbă compoziția pentru a se adapta la noi condiții.

Descoperirea de la UCLA și Universitatea Tor Vergata din Roma nu doar că deschide noi drumuri în biologia sintetică, dar promite să redefinească modul în care percepem și utilizăm materialele biomoleculare. Cu această tehnologie, cercetătorii vor putea dezvolta structuri ADN și ARN care funcționează ca genele vii și care pot oferi soluții personalizate în tratamente medicale complexe.