Nieuwe genen imiteren cellulaire opbouw: innovaties in synthetische biologie en slimme materialen.

AmsterdamOnderzoekers van de UCLA Samueli School of Engineering en de Universiteit van Rome Tor Vergata hebben kunstmatige genen ontwikkeld die nabootsen hoe biologische cellen structuren opbouwen. Deze genen zijn zo ontworpen dat ze zelfassemblerende structuren kunnen vormen door een specifieke volgorde te volgen, wat een nieuwe methode biedt voor het maken van biomoleculaire materialen. Het onderzoek, onder leiding van Professor Elisa Franco en gepubliceerd in Nature Communications, demonstreert hoe deze kunstmatige genen samenwerken om materialen te bouwen die op verschillende manieren kunnen worden gebruikt, zoals nanoschaal DNA-buizen en andere biomaterialen.

Dit onderzoek heeft talrijke toekomstige toepassingen. In de geneeskunde kan het bijdragen aan de ontwikkeling van kunstmatige weefsels of organen die in staat zijn zelfstandig in het lichaam te groeien, wat essentieel zou zijn voor het herstel en de vervanging van lichaamsdelen. In de biotechnologie zouden bedrijven deze materialen kunnen gebruiken voor geavanceerde systemen voor medicijnafgifte, waarbij zowel afbraak als samenstelling van de materialen van belang zijn. Dezelfde concepten kunnen helpen bij het creëren van slimme materialen die van functionaliteit veranderen in reactie op veranderingen in hun omgeving.

Het systeem is uiterst veelzijdig. In plaats van simpelweg het aantal moleculen te vergroten om de complexiteit te verhogen, maakt het gebruik van de timing van moleculaire instructies. Dit kan materiaalontwerp revolutioneren doordat verschillende structuren gemaakt kunnen worden met slechts een klein aantal componenten, simpelweg door de volgorde en timing van genactivatie aan te passen. Deze aanpak is schaalbaar en kan een grote invloed hebben op de synthetische biologie.

Lees ook:

Vandaag · 03:09

Doorbraak in de strijd tegen glioblastoom: innovatieve multinationale aanpak met CAR T-celtherapie

De mogelijkheid om materialen op een gecontroleerde manier samen te voegen en uit elkaar te halen, biedt grote voordelen voor duurzame productie. Deze nauwkeurige methode vermindert verspilling doordat onderdelen hergebruikt kunnen worden voor verschillende toepassingen. Uit onderzoek blijkt dat we met dezelfde materialen meerdere doeleinden kunnen dienen, wat leidt tot minder behoefte aan nieuwe grondstoffen, en dat is gunstig voor zowel de economie als het milieu.

Deze technologie wordt op een boeiende manier toegepast in de biologie en materiaalkunde. Wetenschappers kunnen structuren opbouwen en afbreken met behulp van DNA-tegels, gestuurd door specifieke RNA-signalen. Deze mate van controle zou kunnen betekenen dat synthetische biologie binnenkort een belangrijke rol speelt in sectoren zoals de gezondheidszorg en productie.

Dit onderzoek verdiept ons begrip van genetische manipulatie en geeft aan dat het de manier waarop we producten vervaardigen en ziektes behandelen in de toekomst kan transformeren. Steun van invloedrijke instanties, zoals het Amerikaanse ministerie van Energie en Europese organisaties, onderstreept de wereldwijde belangstelling en mogelijke impact van deze studie.