Des chercheurs de l’Université de Caroline du Nord à Chapel Hill ont réussi à construire en laboratoire des cellules artificielles fonctionnelles avec un ADN programmé qui se comporte comme des cellules vivantes. Le laboratoire Freeman a conçu des cellules dotées de cytosquelettes fonctionnels en utilisant une nouvelle approche qui contourne les protéines naturelles.
Ronit Freeman et son équipe ont démontré leur succès dans la manipulation de l'ADN et des protéines, les éléments fondamentaux de la vie, pour créer des cellules artificielles qui ressemblent beaucoup à celles que l'on trouve dans le corps humain. Selon Freeman, les cellules synthétiques étaient stables même à une température de 50 °C. Cela ouvre « la possibilité de produire des cellules dotées de capacités extraordinaires dans des environnements normalement impropres à la vie humaine ».
Au lieu de créer des matériaux durables, Freeman dit, que leurs matériaux sont créés pour une tâche - remplissent une certaine fonction, puis sont modifiés pour remplir une nouvelle fonction. Cette réalisation ouvre des perspectives significatives pour le développement de la médecine régénérative, des méthodes d’administration de médicaments et des technologies de diagnostic. "Grâce à cette découverte, nous pouvons réfléchir à des tissus techniques ou à des tissus qui peuvent être sensibles aux changements de l'environnement et se comporter de manière dynamique", explique Freeman.
Les cellules et les tissus dépendent des protéines pour accomplir diverses tâches et construire des structures vitales. L’une de ces structures, le cytosquelette, sert de structure à la cellule, lui permettant de fonctionner correctement. Le cytosquelette est essentiel au maintien de la forme des cellules et à la facilitation des réponses à l'environnement. L’équipe a conçu des cellules artificielles dotées de cytosquelettes fonctionnels en utilisant une nouvelle approche qui contourne les protéines naturelles. Ils ont développé une technologie avancée appelée technologie de l’ADN peptidique programmé. Cette méthode organise la coopération entre les peptides, les éléments constitutifs de base des protéines, et le matériel génétique traité pour construire le cytosquelette. En conséquence, ces cellules modifiées peuvent adapter leur forme et répondre aux signaux environnementaux, démontrant ainsi le potentiel remarquable de la biologie synthétique.
« L’ADN n’apparaît normalement pas dans le cytosquelette. Nous avons reprogrammé la séquence d'ADN afin qu'elle agisse comme un matériau architectural, liant les peptides entre eux », a déclaré Freeman. "Une fois ce matériau programmé placé dans une goutte d'eau, les structures prenaient forme."
Cette capacité sans précédent à programmer l’ADN donne aux scientifiques la possibilité de créer des cellules adaptées à des fins spécifiques et même de réguler la réponse de ces cellules aux stress externes. Bien que les cellules synthétiques créées au Freeman Lab n’aient pas la complexité des cellules vivantes, elles offrent un niveau de prévisibilité et de résistance aux conditions difficiles telles que les températures extrêmes.
Au lieu de se concentrer sur la création de matériaux durables, Freeman met l’accent sur l’adaptabilité de ces cellules : elles sont conçues pour remplir certaines fonctions puis s’adapter à de nouvelles tâches.
En incorporant différentes constructions peptidiques ou ADN, ces matériaux peuvent être adaptés pour programmer des cellules dans des tissus ou des tissus. Une telle polyvalence ouvre des opportunités d’intégration avec d’autres technologies de cellules synthétiques, révolutionnant potentiellement des domaines tels que la biotechnologie et la médecine.
"Cette recherche nous aide à comprendre de quoi est faite la vie", explique Freeman. "Cette technologie cellulaire synthétique nous permettra non seulement de reproduire ce que fait la nature, mais également de créer des matériaux supérieurs aux matériaux biologiques."
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