Biologi
sintetis bertujuan untuk membuat sel-sel handal diprogram dengan menerapkan
prinsip-prinsip rekayasa untuk desain sirkuit genetik untuk mengontrol dan memonitor
perilaku sel. Salah satu pendekatan untuk sirkuit genetik rekayasa memanfaatkan
yang ada jaringan sel dan interface sistem kontrol sintetis di node kunci dalam
jaringan ini untuk rewire pemrosesan sinyal dan pengambilan sel. Selain itu,
kemajuan terbaru di lapangan yang mengarah ke sirkuit genetik kompleksitas yang
lebih tinggi-order di sel mamalia, yang pada akhirnya dapat digunakan untuk
insinyur sel manusia untuk kondisi penginderaan dalam tubuh, memproduksi
obat-obatan atau bahan yang bermanfaat, atau mengatasi gangguan fenotipe
canggih, seperti yang terkait dengan siklus sel dan diferensiasi.
Siklus
sel, khususnya, memainkan peran kunci dalam kesehatan manusia dan penyakit,
termasuk pengembangan. Proses siklus sel menghasilkan perubahan dramatis dalam
fisiologi sel, tetapi sering diabaikan dalam studi. Penciptaan jalur sel manusia
model yang dapat dengan mudah dan reversibel berhenti di fase siklus sel
tertentu dapat digunakan untuk penelitian lebih lanjut kanker, penelitian
siklus sel, dan bioteknologi secara umum. Sebagai contoh, produksi protein
heterolog untuk aplikasi industri atau medis mungkin lebih efisien selama G0 /
1 dan G2, ketika sumber daya yang lebih sedikit berdedikasi untuk divisi.
Selain itu, pemrosesan sinyal di pembaruan diri terhadap keputusan diferensiasi
berpotensi terkait dengan panjang fase-fase tertentu dari siklus sel. Dengan
demikian, pemahaman dan kontrol yang lebih baik atas sel progresi siklus dapat
membantu dalam lebih efektif sel ulang pemrograman. Selanjutnya, alat untuk
manipulasi genetik pada sel mamalia yang biasanya terlalu efisien untuk terapi
gen yang layak dan membatasi penelitian saat ini. Penelitian telah menunjukkan
bahwa rekombinasi homolog lebih aktif dalam S dan G2 fase, yang keduanya
relatif singkat dalam siklus sel yang normal. Dengan demikian, kemampuan untuk
menghentikan sel-sel di S dan G2 memiliki potensi untuk meningkatkan keandalan
teknik integrasi genetik mamalia. Selain itu, sel-sel sementara berhenti di G1
telah terbukti stabil mengekspresikan transgen dari episomes, yang dapat
memberikan strategi untuk terapi gen yang tidak bergantung pada mengganggu genom.
Metode
saat mengubah progresi siklus sel bergantung pada inhibitor molekul kecil atau
metode kekurangan nutrisi. Sementara efektif, pendekatan ini dapat menyajikan
sejumlah kelemahan, termasuk menunjukkan spesifisitas untuk jenis sel tertentu,
menjadi luas mengganggu proses seluler, dan dibatasi dalam kapasitas untuk
memperluas ke jaringan yang berbeda karena kurangnya pengkodean genetik. Sebuah
sistem di kodekan genetik mendukung kontrol atas perkembangan siklus sel
memiliki potensi untuk mengatasi keterbatasan dengan pendekatan kimia yang ada.
Pendekatan berbasis biologi sintetis seperti bergantung pada :
(i)
identifikasi node peraturan kunci dalam jaringan siklus sel asli
(ii)
integrasi perangkat gen-control tailorable yang dapat memodulasi aktivitas node
ini dalam menanggapi sinyal yang ditentukan pengguna.
Disini mereka
menunjukkan ribozyme switch yang mengontrol penangkapan sel manusia dalam
berbagai fase siklus sel. Secara khusus, mereka mengidentifikasi node utama
kunci yang mendorong penangkapan sel di G0 / 1 atau G2 / M fase siklus dan tune
ekspresi regulator kunci yang paling menjanjikan untuk mengoptimalkan fenotip
penangkapan. Mereka menambahkan teofilin-responsif ribozyme switch ke kelenjar
peraturan kunci diidentifikasi dan menunjukkan pengendalian obat-responsif atas
penangkapan siklus sel di G0 / 1 atau G2 / M. Pengendali siklus sel genetik ini
dapat inducibly dan reversibel menangkap hingga ~ 80% dari populasi sel dalam fase
yang dipilih dari siklus sel dan melakukan andal selama beberapa eksperimen
selama jangka waktu beberapa minggu. Lebih luas, RNA molecule-responsif mewakili
kelas alat biologi sintetis yang baik dikodekan secara genetik dan mampu
mengatur kadar protein intrasel dalam menanggapi sinyal molekul yang ditentukan
pengguna, dan dapat disesuaikan untuk kontrol canggih dari proses kompleks
dalam sel manusia.
Sunber : Journal of Biological Engineering
Tidak ada komentar:
Posting Komentar