Песах Бенсон • 2 липня 2026 року
Єрусалим, 2 липня 2026 року (TPS-IL) -- Ізраїльські вчені розробили метод перетворення людських клітин на програмовані системи, що «приймають рішення», дозволяючи їм одночасно оцінювати кілька біологічних сигналів перед тим, як реагувати. Прорив може значно просунути розробку медичних методів лікування наступного покоління, де інженерні клітини діагностуватимуть хворобу зсередини організму та доставлятимуть цільову терапію лише за потреби.
Дослідники з Єврейського університету в Єрусалимі розробили метод інженерного перетворення людських клітин на програмовані системи, що «приймають рішення», які можуть обробляти та реагувати на кілька біологічних сигналів одночасно. Цей прогрес наближає нас до того, що дослідники описують як програмовані живі терапії.
Вчені давно прагнули створювати клітини, які могли б розпізнавати хворобу та автоматично реагувати. Однак традиційні генетичні схеми мають тенденцію ставати менш ефективними зі зростанням їхньої складності. Кожен додатковий рівень генетичної «логіки» вносить біологічний шум, знижуючи надійність і ускладнюючи масштабування таких систем для клінічного використання.
Новий підхід, розроблений докторанткою Керен Роас та доктором Ліором Ніссімом, долає це обмеження, зменшуючи кількість генетичних кроків, необхідних для прийняття клітинних рішень. Замість того, щоб покладатися на довгі ланцюги послідовних реакцій, система використовує РНК-транс-сплайсинг, природний клітинний процес, у якому фрагменти генетичних повідомлень з'єднуються разом. Дослідники поєднали це з інженерними регуляторними елементами, які функціонують як компактні біологічні процесори.
Реструктуризуючи спосіб обробки генетичних інструкцій, система дозволяє клітинам одночасно оцінювати кілька біологічних сигналів, а не один за одним. Практично, клітина може оцінювати кілька умов паралельно і реагувати лише тоді, коли присутня правильна комбінація, підвищуючи ефективність та зменшуючи кількість необхідних генетичних компонентів.
Щоб продемонструвати концепцію, команда створила біологічні пристрої, що імітують базові елементи комп'ютерних систем. До них належать біологічний «повний адитор», здатний виконувати двійкову арифметику, та біологічний «мультиплексор», який вибирає між різними вхідними сигналами. Флуоресцентні білки використовувалися для візуалізації виходів у живих клітинах, дозволяючи дослідникам спостерігати за роботою інженерних схем у реальному часі.
Система також включає вбудований механізм безпеки: якщо клітина виявляє недійсне або перевантажене конфігурацію, вона генерує попереджувальний сигнал. Дослідники кажуть, що ця функція може допомогти виявляти помилки та покращувати контроль у майбутніх експериментальних та терапевтичних застосуваннях.
Дослідники наголосили, що система залишається на експериментальній стадії і ще не тестувалася в клінічних умовах.
Цей підхід може мати майбутні застосування в цільовій терапії раку, де інженерні клітини будуть запрограмовані на розпізнавання специфічних комбінацій пухлинних сигналів перед вивільненням терапевтичної відповіді. Така умовна активація може допомогти зменшити шкоду для здорових тканин порівняно з деякими традиційними методами лікування.
У дослідженнях імунотерапії команда продемонструвала версію системи, в якій клітини були запрограмовані на вироблення інтерлейкіну-15 (IL-15), білка, що посилює активність імунних клітин, які борються з раком. Майбутні ітерації можуть забезпечити більш точну активацію імунної системи, обмежуючи непотрібну стимуляцію в інших частинах тіла.
Іншим потенційним застосуванням є локалізована доставка ліків. Замість системного розподілу медикаментів, інженерні клітини могли б функціонувати як внутрішні датчики та виробничі одиниці, генеруючи терапевтичні молекули лише тоді, коли в їхньому безпосередньому оточенні виявлені специфічні стани захворювання.
Дослідники припускають, що цей підхід з часом може підтримати розробку ліків, розроблених більше як програмне забезпечення, де біологічний «код» керуватиме живими клітинами для діагностики та лікування захворювань. Однак вони наголошують, що робота залишається експериментальною.
Дослідження було опубліковано в рецензованому журналі Nature Communications.
