Проф. Кейт Адамала, изследовател в сферата на създаването на синтетични клетки от университета в Минесота, пред Economy.bg
Проф. Кейт Адамала работи по създаването на изкуствени клетки. Споделя, че приличат повече на бактерии и не ги определя като живи същества. Изграждат се от компоненти като протеини, липиди, ДНК. Могат да растат и да се размножават, а генетичният им материал да се репликира. По думите ѝ синтетичните клетки наподобяват много естествените биологични клетки и могат да изпълняват повечето от функциите им. Могат и да си взаимодействат с тях. Те могат да се използват за откриване на тумор, за лечение и разработване на лекарства, като правят точно това, за което са програмирани.
За да разберем колко близо или далеч сме от създаването на изкуствен живот, каква е ролята на синтетичните клетки, какво могат и не могат те, по какво си приличат и се различават от естествените, какви са медицинските им приложения, могат ли да се използват като заместител на стволови клетки, или за изграждането на човешки органи за трансплантиране – тези и други въпроси коментирахме с проф. Кейт Адамала, изследовател в сферата на създаването на синтетични клетки от университета в Минесота.
Нейните сфери на експертиза включват синтетични клетки, Безклетъчна експресия на протеини, инженеринг на генетични пътища, генетика, клетъчна биология и развитие. Адамала е и съосновател и един от лидерите на Build-a-Cell – платформа за отворено сътрудничество в подкрепа на науката и инженерството за изграждане на синтетични клетки. Изследванията на Кейт Адамала са насочени към разбирането на химичните принципи на биологията, използването на изкуствени клетки за създаване на нови инструменти за биоинженерство и разработването на лекарства. Изследванията й обхващат въпроси, свързани с произхода и най-ранната еволюция на живота, използването на синтетична биология за колонизиране на космоса, до бъдещето на биотехнологиите и медицината.
Проф. Кейт Адамала беше в София за участие в международната конференция „Живот във Вселената“, която събра световни учени. Тя се организира от Northeastern University в Бостън и се финансира от National Science Foundation USA.
Кейт, каква е целта на синтетичните клетки?
Синтетичните клетки могат да изпълняват повечето от функциите на естествените биологични клетки, само че са по-програмируеми. Използвани са като терапевтични средства (за намаляване на тумори в живи мишки, за производство на ваксини и дори терапевтични вируси). Синтетичните клетки също са използвани в биопроизводството, за биокомпютинг и за изследване на естествени процеси като произхода на живота.
Като цяло се смята, че синтетичните клетки са по-програмируеми и контролируеми от естествените клетки, което е основната обосновка зад тяхното създаване. Естественият живот е труден за контрол, клетките са много сложни и трудни за разбиране. Със синтетичните клетки нямаме тази сложност, така че е по-лесно да се изгради клетка със специфична функция.
Как те се различават от естествените и могат ли да взаимодействат с тях?
Синтетичните клетки морфологично са много подобни на естествените клетки: те имат мембрана, геном, протеини и т.н. Някои създават синтетични клетки, така че да изглеждат много по-различно от естествените клетки, например правят клетки без мембрани, но повечето приложения използват синтетични клетки, които изглеждат много подобни на живите клетки.
Синтетичните клетки могат да взаимодействат с естествените клетки. Доказано е, че както синтетичните, така и естествените клетки могат да обменят химически и протеинови сигнали, комуникирайки на молекулярно ниво. Например синтетичните клетки могат да контролират производството на протеини в естествените клетки и обратното: естествените клетъчни сигнали могат да бъдат разчетени от синтетичните клетки.
Какви са основните предимства от изграждането на синтетични клетки?
Синтетичните клетки са много по-контролируеми от естествените клетки. Можем да разберем точно къде отива всяка молекула, какво прави всеки протеин и какви са връзките между дизайна и функцията в синтетичните клетки. Естествените клетки са продукт на милиони години еволюция, така че по необходимост са много сложни. Синтетичните клетки са по-лесни за работа, по-прости и по-програмируеми.
Какви са възможните медицински приложения на синтетичните клетки?
Медицинските приложения включват персонализирани терапии, при които синтетичните клетки могат да бъдат проектирани така, че да отговарят точно на специфичните терапевтични нужди на пациента. Синтетичните клетки могат да бъдат програмирани да достигат до специфично място в тялото (например да намерят къде е туморът) и да освобождават терапевтични агенти с голяма прецизност. Друго приложение е в имплантите, където синтетичните клетки ще осигурят интерфейс между естествените клетки на пациента и електронно имплантирано устройство.
Синтетичните клетки се използват и като модели за изучаване на болести, за да ни помогнат да разберем здравите и болестните процеси на естествените клетки и да разработим по-добри лекарства.
Могат ли синтетичните клетки да се използват за създаване на функциониращ човешки орган? Може ли това да е бъдещето на трансплантацията?
Не мисля, че това е най-доброто приложение за синтетичните клетки. Целият смисъл на проектирането на изкуствени клетки е да ги направим по-прости и по-контролируеми от естествените клетки, а за да изградите орган, имате нужда от много комплексни клетки. Вярвам, че напредъкът в трансплантацията ще бъде по-лесно постигнат чрез разработване на по-добри методи за контрол на естествените клетки. Това всъщност е нещо, с което синтетичните клетки също могат да помогнат. Например доказано е, че синтетичните клетки могат да улеснят растежа на естествените органи. Така че да, синтетичните клетки могат да помогнат, но крайният продукт, трансплантиран в пациент, най-вероятно ще остане направен от естествени клетки.
Пробвали ли сте досега да изградите многоклетъчен синтетичен организъм?
Не, технологията все още не е достигнала дотам. Синтетичните клетки могат да комуникират една с друга, създавайки нещо като прототъкани, но това е далеч от истинската многоклетъчност.
Могат ли синтетичните клетки да се използват като заместител на стволовите?
Вероятно по-добрият начин да го направите, е да използвате синтетични клетки за по-добро програмиране на естествените стволови клетки. Стволовите клетки са много сложни, тъй като трябва да се превърнат в множество естествени типове клетки. Както при въпроса за трансплантацията по-горе: синтетичните клетки са проектирани да бъдат прости, така че могат да се използват за програмиране на естествени клетки, но не и за тяхното заместване в пациент.
Какви са дългосрочните Ви цели? Кой е максимумът, който искате да постигнете в тази област?
Дългосрочните цели са свързани както с практическото приложение, така и с напредък в основополагащите въпроси.
Практическите приложения са всички биомедицински приложения, терапии и производствени платформи, които описах по-горе. Със синтетичните клетки се надяваме да успеем да разберем и контролираме по-добре естествените процеси, правейки лекарства и молекули, които е трудно да се направят с естествени клетки.
Основополагащите въпроси, на които можем да отговорим със синтетичните клетки, са едни от най-интересните изследователски теми: как е започнал животът, защо изглежда така, как може да изглежда на друга планета. Синтетичните клетки ни позволяват да пресъздадем еволюцията, по някакъв начин да възпроизведем възникването на живота, но при много контролируеми условия. Изграждайки изкуствени форми на живот, можем да изследваме как би изглеждал животът, ако не беше ограничен от условията на нашата собствена планета.
Ако работите по изграждането на изкуствени форми на живот, то какво тогава означава да си „жив“?
Да се дефинира животът, е много трудно. Нямам добра, авторитетна и пълна дефиниция за живота. Мисля, че фразата, използвана от съдията от Върховния съд на САЩ Потър Стюарт, най-добре представя нашия подход към дефинирането на живота: „Разпознавам го, когато го видя“.
Коя част от работата Ви носи най-голямо удовлетворение?
Правенето на проучвания е невероятно удовлетворяващо, най-вече защото мога да съм първият човек в света, който наблюдава и разбира определени явления. Но също невероятно забавна е работата със студенти, менторството на хора, които искат да станат независими учени. А международната общност, от която имам късмета да бъда част, е страхотен източник на вдъхновение и идеи. Да ръководиш изследователска група, е голяма привилегия и отговорност, това е най-добрата работа, която мога да си представя.
Как се запалихте по тази област?
Въпросът как функционира животът, какво кара химията да се превърне в живот, е един от най-завладяващите, задавани някога от изследователите. Имам образование за химик и биолог с опит в синтетичната биология. Когато стартирах собствена лаборатория, търсех най-интересния фундаментален въпрос, върху който мога да работя, като същевременно разработвах практически приложения, които биха могли да помогнат за лечението на болести и изграждането на по-добра икономика.
Да изградиш живот от нулата ми позволява да работя върху този завладяващ основен изследователски проблем, като в същото време правя нещо полезно за обществото. Това е изключително новаторска област с много възможности за растеж и общността от хора, работещи по тези проблеми, е много приятелска. Избрах това като свой изследователски интерес, защото не мога да се сетя за по-добра, по-възнаграждаваща и завладяваща тема, върху която да работя.
Интервю: Детелина Калфова
