Ученые используют математическое моделирование для управляемой сборки двумерных бактериальных систем с нужными функциями.
Биологи из Массачусетского технологического института использовали математическое моделирование для управления генно-модифицированными бактериями кишечной палочки (E. coli). Им удалось запрограммировать бактериальные системы для превращения в произвольные двумерные структуры с нужными свойствами.
Контролируемый рост модифицированных бактерий позволяет создавать структуры заданной формы. Изображение: Riedel Kruse lab/University of Arizona
Исследователи создали набор инструментов для биоинженерии, чтобы контролировать свойства межклеточной адгезии подвижных бактериальных клеток. Генетически модифицированные бактерии выращивают определенные молекулы на своих клеточных стенках, которые действуют как стыковочные шлюзы для подходящих клеток-партнеров.
Как в конструкторе LEGO, только клетки с совпадающими молекулами могут соединяться, объясняют ученые. Когда две клеточные популяции с соответствующими молекулами адгезии сталкиваются, они образуют видимую сплошную границу, положение и форма которой определяются начальными позициями посева и концентрациями клеток.
С помощью компьютерного моделирования ученые рассчитывают рост и распространение колоний различных вариантов бактерий, чтобы создавать на месте стыка бактерий нужные плоские структуры.
В своем исследовании ученые показали, как с помощью управляемого роста можно сформировать плоские живые поверхности, включающие каналы для транспортировки жидкостей. Кроме того, исследователи полагают, что разработка пригодится для создания биосенсеров, чувствительных к различным внешним раздражителям.
Биологи продолжат исследовать управляемые живые системы. В будущих экспериментах они хотят перейти к созданию трехмерных структур и систем, производящих в определенных точках различные химические вещества.
