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Les chercheurs synthétisent les cellules artificielles pour trouver l'histamine

La cuisson d'un gâteau à partir de zéro est une tâche considérée difficile pour on. Construisant un système comme une cellule artificiel à partir de zéro, puits qui est une autre histoire.

Le « synthésisation des cellules à partir de zéro est de la première importance pour comprendre ce qu'est la durée, » a dit prof. Yohei Yokobayashi, chef de l'institut de l'Okinawa de la chimie d'acide nucléique de l'université de diplômé de science et technologie (OIST) et de l'élément de bureau d'études.

Les scientifiques autour du monde commencent à produire les cellules artificielles simples qui conduisent quelques rôles biologiques fondamentaux et qui contiennent de petits brins d'ADN ou ARN. Cependant, l'obtention de ces extraits de matériel génétique pour exprimer leurs protéines codées en réponse aux signes précis a été un défi.

Maintenant, Yokobayashi et d'autres chercheurs d'OIST et d'université d'Osaka ont trouvé une voie d'inciter les cellules artificielles à agir l'un sur l'autre avec un large éventail de produits chimiques. Ils ont développé un riboswitch - un contact de gène qui détecte les signes chimiques - qui peuvent répondre à l'histamine, un composé chimique qui est naturellement produit dans le fuselage. En présence de ce produit chimique, le riboswitch allume un gène à l'intérieur des cellules artificielles. Un tel système, pourrait un jour être employé pendant qu'une voie neuve d'administrer le médicament, indiquait Yokobayashi, un auteur correspondant sur une étude récente en tourillon de la société chimique américaine, qui décrit l'approche.

« Nous voulons que les cellules relâchent des médicaments basés sur leur dépistage d'histamine, » Yokobayashi a dit. « L'objectif ultime est d'avoir des cellules en votre histamine d'utilisation d'intestin comme un signe de relâcher la quantité appropriée de médicament pour traiter une condition. »

Choix de signe

Les scientifiques ont choisi l'histamine comme signe chimique pour leurs cellules artificielles parce que c'est un composé biologique important dans le système immunitaire. Si vous ressentez un démangeaison, l'histamine est le coupable susceptible. Elle est également relâchée par le fuselage pendant des réactions allergiques et les aides défendent contre les agents pathogènes étrangers en stimulant l'inflammation.

Pour trouver l'histamine, elles ont produit une molécule appelée un aptamer d'ARN. Les aptamers d'ARN sont de petits segments des synthons d'ARN qui peuvent être conçus pour agir en tant que lieurs aux molécules d'objectif spécifique. Il a pris Yokobayashi et ses collègues, ancien M. Mohamed Dwidar de postdocs d'OIST et M. Shungo Kobori et stagiaire Charles Whitaker, deux ans d'OIST PhD pour produire un aptamer cette histamine visée.

Ensuite, l'équipe a développé un soi-disant riboswitch qui transformerait ce dépistage de signe en action - particulièrement, traduisant un gène pour produire une protéine. Normalement, les cellules produisent des protéines quand les matrices faites d'ARN messager (ARNm) grippent structures cellulaires appelées des aux ribosomes. Ici, les scientifiques avaient l'habitude l'aptamer d'histamine pour concevoir un riboswitch qui modifie la forme de l'ARNm sur l'histamine obligatoire. Faute d'histamine, la forme de l'ARNm empêche le ribosome de gripper, et aucune protéine n'est produite. l'ARNm lié par histamine, cependant, permet au ribosome de gripper et synthétiser des protéines.

« Nous avons expliqué que des riboswitches peuvent être employés pour inciter les cellules artificielles à répondre aux composés chimiques et aux signes désirés, » Yokobayashi avons dit.

La prochaine opération a résulté d'une collaboration avec prof. supérieur Tomoaki Matsuura et étudiant de troisième cycle Yusuke Seike d'auteur du service de la biotechnologie à l'université d'Osaka. Matsuura et Seike ont mis le riboswitch sans cellule produit par l'équipe de Yokobayashi dans des vésicules de lipide pour produire les cellules artificielles. L'équipe d'Osaka a fixé le riboswitch à un gène exprimant une protéine fluorescente, de sorte que quand le riboswitch a été activé par l'histamine, le système ait rougeoyé. Puis, ils ont réglé une autre protéine par le riboswitch - un qui effectue des pores de nanomètre-écaille sur la membrane cellulaire. Quand l'aptamer a détecté l'histamine, un composé fluorescent encapsulé dans les vésicules a été relâché hors des cellules par les pores, modélisant comment le système relâcherait un médicament.

Les scientifiques ont également produit un « contact de destruction », qui instruit la cellule s'autodétruire - produire un contrôle pour la technologie.

La technologie est dans les premiers stades de développement. La prochaine opération est de rendre les cellules artificielles plus sensibles à un peu d'histamine. L'usage médical peut être dans le futur, mais le potentiel existe, les scientifiques disent.

Source:
Journal reference:

Dwidar, M. et al. (2019) Programmable Artificial Cells Using Histamine-Responsive Synthetic Riboswitch. Journal of the American Chemical Society. doi.org/10.1021/jacs.9b03300 .