Vremenska kapsula pohranjuje prošlost stanica

Stanične jedinice za pohranu, nazvane TimeVaults (vremenski trezori), mogle bi pomoći u otkrivanju tajni otpornosti na lijekove protiv raka i biologije matičnih stanica, te općenito u tome kako prošli događaji oblikuju budućnost stanice.

Vremenski trezori izrađeni su od tajanstvenih staničnih struktura zvanih trezori, koji su modificirani za prikupljanje i pohranjivanje molekularnih produkata transkripcije gena, poznatih kao molekule glasničke RNK (mRNK).

„Ovo je veliki korak prema dugogodišnjem cilju u tom području: mogućnosti kontinuiranog snimanja transkripcije u ljudskim stanicama“, kaže Randall Platt, biološki inženjer u Švicarskom saveznom institutu za tehnologiju u Zürichu (ETH Zürich). „Očekujem da će nam TimeVaults omogućiti promatranje aspekata biologije koji su nam prije bili nedostupni.“

Stanice se stalno mijenjaju. Istraživači obično proučavaju njihovu dinamiku na dva načina. Jedna metoda je promatranje uživo pod mikroskopom, gdje se ograničen broj vrsta molekula može pratiti danima pomoću fluorescentnih oznaka. Drugi način je u epruvetama u jednoj vremenskoj točki, obično na kraju eksperimenta, gdje se molekule mRNA mogu mjeriti i uspoređivati ​​s onima u drugim stanicama kako bi se rekonstruirala prošlost .

Tijekom posljednjeg desetljeća, istraživači su razvili mnoštvo 'staničnih snimača', od kojih mnogi koriste CRISPR uređivanje gena, kako bi stvorili neizbrisivu genetsku knjigu prolaznih događaja, poput aktivnosti određenog molekularnog puta tijekom vremena.

Ova knjiga se zatim može "pročitati" sekvenciranjem genoma kako bi se kasnije identificirale izmjene, stvarajući vremensku liniju staničnih događaja.

Ali to ima i manu jer istraživači moraju unaprijed odlučiti koje događaje žele pratiti, kaže Fei Chen, koji proučava biologiju pojedinačnih stanica i genoma na Sveučilištu Harvard u Cambridgeu, Massachusetts. 

U potrazi za nepristranim načinom bilježenja životnog vijeka stanice, Chen i njegovi kolege pronašli su inspiraciju na YouTubeu. Student u njegovom laboratoriju naišao je na profil Leonarda Romea, koji se predstavlja pod imenom Vault Guy. Rome je stanični biolog na Sveučilištu Kalifornija u Los Angelesu i voditelj edukativnog YouTube kanala o tajanstvenim, bačvasto oblikovanim staničnim organelama zvanim vaults. Osamdesetih godina prošlog stoljeća Rome je suotkrio vaults, koji su prisutni u tisućama u većini stanica sisavaca. Pa ipak, njihova funkcija od tada je ostala nepoznata.

Kako bi trezore pretvorili u vremenske kapsule, Chenov tim je redizajnirao protein trezora na način da prepoznaje i veže se za molekularni obilježje molekula mRNA, čime se bilježi mRNA unutar trezora. Proizvodnja ovog proteina, ekvivalent pritiskanja gumba 'snimi', pokreće se tretiranjem stanica lijekom, a zaustavlja se povlačenjem lijeka.

Chenov tim je otkrio da su TimeVaultovi s ovim modifikacijama uhvatili mali dio svih molekula mRNA koje proizvodi ljudska stanična linija tijekom 24-satnog razdoblja i pohranili ih najmanje tjedan dana. Istraživači nisu pronašli znakove da se stanice s TimeVaultovima ponašaju drugačije zbog svog tereta, niti da su strukture u obliku bačve promijenile oblik ili veličinu nakon što se napune.

Chenov tim tek počinje eksperimentirati sa svojim izumom. U radu u časopisu Science, tim je koristio TimeVaults kako bi razumio i prevladao perniciozne stanice raka poznate kao perzistente. Ove stanice nemaju genetske mutacije koje izbjegavaju ciljane lijekove protiv raka, ali nekako preživljavaju liječenje terapeuticima.