В погоне за созданием искусственных клеток из неживых компонентов учёные из Центра молекулярной биологии Гейдельбергского университета (ZMBH) преодолели ключевой барьер. Используя метод РНК-оригами, команда синтезировала нанотрубки, способные складываться в структуры, аналогичные цитоскелету живых клеток. Это достижение приближает науку к разработке полноценных синтетических клеток, способных функционировать без традиционного белкового синтеза.

Цитоскелет — важнейшая структурная система клеток, отвечающая за их стабильность, форму и подвижность. Однако создание таких элементов в искусственных условиях долгое время оставалось сложной задачей из-за зависимости от белков, которые формируются в ходе транскрипции и трансляции генетической информации. «Только в этом процессе задействовано более 150 генов», — подчёркивает профессор Гёпфрих, возглавляющая группу «Биофизическая инженерия жизни» в ZMBH.

Источник: Nature Nanotechnology (2025). DOI: 10.1038/s41565-025-01879-3

Чтобы обойти необходимость белкового синтеза, команда использовала РНК-оригами — технологию, которая позволяет создавать сложные структуры за счёт самоорганизации молекул рибонуклеиновой кислоты. Первым этапом стала разработка ДНК-последовательности с помощью компьютерного моделирования. Этот шаблон кодирует форму, которую РНК должна принять после сворачивания. Далее искусственный ген синтезировали и обработали с помощью РНК-полимеразы — фермента, который «считывает» информацию и производит соответствующий РНК-компонент. Специально созданные алгоритмы обеспечили корректное сворачивание молекул.

В результате исследователям удалось получить микротрубки длиной в несколько микрон, формирующие сеть, напоминающую естественный цитоскелет. Эксперименты проводились в липидных везикулах — упрощённых моделях клеток. С помощью РНК-аптамеров искусственные структуры прикрепили к мембранам. Учёные также показали, что свойства «скелета» можно регулировать, внося точечные мутации в ДНК-шаблон.

«В отличие от ДНК-оригами, РНК-оригами позволяет синтетическим клеткам самостоятельно производить строительные элементы», — отмечает Гёпфрих. Это открывает путь к направленной эволюции таких систем. По её словам, работа закладывает основу для разработки полной молекулярной «машинерии» РНК-клеток. Долгосрочная цель проекта — создать функциональные синтетические клетки, способные воспроизводиться и адаптироваться без участия природных белков.

Дальнейшие эксперименты позволят расширить функционал РНК-структур и приблизиться к созданию полностью автономных искусственных клеток, что может кардинально изменить биотехнологии и медицину.

Подробнее на iXBT