Израильские искусственные клетки производят вирусы для безопасных исследований

Ученые, которые стремятся найти новые методы диагностики, лекарства или вакцины против такого вируса, как COVID-19, всегда должны начинать с расшифровки его структуры - и если речь идет о патогене высокого уровня, любая работа с вирусом может быть опасна.

И вот теперь группа израильских исследователей из Научного Института им. Вейцмана - профессор Рой Бар-Зив, штатный научный сотрудник доктор Ширли Шульман Даубе, доктор Охад Воншак (бывший студент-исследователь в лаборатории Бар-Зива) и его "преемник", студент-исследователь Ифтах Дивон - предлагают оригинальное решение этой проблемы, продемонстрировав метод производства фрагментов вируса в искусственных клетках.

Эти "клетки" представляют собой отсеки микрометрового размера, вытравленные в кремниевой пластине. Внизу каждого отсека ученые поместили плотно упакованные нити ДНК, а края отсеков были покрыты рецепторами, способными захватывать белки, производимые внутри клеток. 

Исследователи наполнили свои "клетки" всем необходимым для производства белков - молекулами и ферментами, необходимыми для считывания информации ДНК и преобразования ее в белки. Затем, уже без вмешательства людей, рецепторное покрытие само захватило один из белков, продуцируемых на дне "клетки", а остальные вирусные белки связались друг с другом, создав структуры, которые ученые ранее «запрограммировали» в систему. В результате им удалось получить различные структурные элементы бактериофага - вируса, который поражает бактерии.​

Проф. Рой Бар-Зив: «Мы обнаружили, что можем контролировать процесс "сборки" вируса, меняя конструкцию наших искусственных "клеток" - их геометрическую структуру, а также размещение и организацию генов. Все эти факторы определяют, какие белки будут производиться и что возникнет из этих белков после "сборки".»

Д-р Охад Воншак добавляет: «Поскольку речь идет о миниатюрныых ячейках, мы можем разместить очень большое их число на одной плате. Мы даже можем менять конструкцию различных ячеек так, чтобы различные задачи выполнялись в разных местах на одной и тоже же плате».

Искусственные "клетки" на плате под микроскопом. Фото Института Вейцмана
 

Особенности системы, разработанной в Институте Вейцмана, в том числе ее способность производить различные фрагменты одного вируса одновременно, могут дать ученым всего мира новый инструмент для проверки диагностических процедур, лекарств и вакцин. Ифтах Дивон: «Поскольку искусственные фрагменты, какими точными они не были бы, не требуют использования настоящих вирусов, они будут особенно безопасными для исследователей». Д-р Шульман Даубе: «Еще одним возможным применением этой технологии может стать разработка чипа, который сможет быстро и эффективно проводить тысячи медицинских проверок одновременно».

В исследовании принимали участие Стефани Ферсте, доктор София Рудорф и профессор Рейнхард Липовски из Института коллоидов и интерфейсов Макса Планка в Потсдаме, Германия, а также Дэвид Гарен и профессор Винсент Нуаро из Университета Миннесоты. Исследование было опубликовано в журнале Nature Nanotechnology.

Источник: MFA
Фото: Институт Вейцмана