Цель синтетической биологии, сочетающей биологию с инженерией, пребывает в том, дабы (перепрограммировать) клетки, дабы улучшить их производительность в конкретной задаче либо дабы они имели возможность действенно делать новую задачу. Так, одна из задач в данной дисциплине — обойти ограничения существующих биологических совокупностей.
К примеру, тяжело взять однообразную экспрессию гена в различных клетках, даже если они выращиваются в одной среде. Благодаря этим передовым разработкам исследователи смогут обеспечить однородный контроль клеточных процессов в течение весьма долгого периода.Исследователи из Университета Пастера и Inria, CNRS и Университета Парижа Дидро, и IST Austria создали две платформы, соединяющие микроскоп с компьютером. Клетки помещают в микрожидкостное устройство, в котором возможно изменять химическую среду либо клетки возможно подвергать световой стимуляции.
Компьютерная программа решает, какие конкретно модификации должны быть сделаны в химической либо световой среде в соответствии с замечаемым целью эксперимента и поведением клеток. Компьютер кроме этого руководит получением изображений посредством микроскопа и их анализом для количественной оценки клеточных ответов в реальном времени.
В первой статье исследователи из подразделения InBio — экспериментальные и вычислительные способы моделирования клеточных процессов (Университет Пастера / Inria) и из двух групп в IST Austria, группы системной и синтетической биологии генетических сетей, возглавляемой Келином. К. Гет и несколько нейробиологии и биофизикипод руководством Гашпером Ткашиком, применяли оптогенетику для активации экспрессии гена, подвергая клетки действию света.
Флуоресцентный белок употребляется для измерения количества продуцируемого белка. Контроллер, применяя модель совокупности, может после этого в реальном времени решить, какие конкретно динамические возмущения применить, исходя из ожидаемого будущего поведения ячеек. Благодаря компьютерным программам, созданным исследователями, они смогут руководить каждой ячейкой лично разными методами либо создавать виртуальную связь между несколькими ячейками, каковые распространяют сообщения в легко реконфигурируемом порядке. «Нам удалось создать платформу, разрешающую нам разрабатывать схемы, каковые частично являются биологическими, а частично виртуальными. Виртуальные части этих схем возможно произвольно изменять, дабы скоро создавать и изучить клеточное поведение, кроме того сверх того, что биологически вероятно», — растолковывает Якоб Рюсс. соавтор первой статьи.
Во второй статье Грегори Батт, глава подразделения InBio и соавтор с Паскалем Херсеном (CNRS) из лаборатории комплексов Matiere et systemes (CNRS / Парижский университет Дидро), растолковывает, как им удалось разместить клеточную совокупность в нестабильная конфигурация: «Мы создали компьютерную программу, которая заставляет клетки принимать двоичные ответы случайным образом. Для этого клетки перемещаются в область нестабильности — как альпинисты на линии горного хребта — и после этого их оставляют. дабы вольно развиваться в направлении одной из двух вероятных стабильных конфигураций.
Нежданно мы поняли, что эта стимуляция, при верном выборе, способна направлять группы различных клеток в область нестабильности и удерживать их в том месте. Эти результаты смогут оказать помощь взять более четкое представление познание того, как клеточные популяции коллективно принимают качественные ответы без личной координации ».Научные успехи, обрисованные в этих статьях, произошли благодаря альянсу двух дисциплин, каковые сейчас дополняют друг друга: биологии и цифровых наук.
Тесное сотрудничество между Университетом Пастера и Inria, принявшее форму объединенной исследовательской группы InBio, целью которой есть разработка методологической базы с целью достижения количественного понимания функционирования клеточных процессов, есть красивой иллюстрацией сокровища междисциплинарных изучений, сочетающих экспериментальные подходы с методическими разработками.