По сообщению Песаха Бенсона • 2 июля 2026 г.

Иерусалим, 2 июля 2026 г. (TPS-IL) — Израильские ученые разработали метод превращения человеческих клеток в программируемые системы, способные принимать решения, позволяющие им одновременно оценивать множество биологических сигналов перед тем, как отреагировать. Этот прорыв может значительно ускорить разработку медицинских методов лечения следующего поколения, при которых модифицированные клетки будут диагностировать заболевания изнутри организма и доставлять целенаправленную терапию только при необходимости.

Исследователи из Еврейского университета в Иерусалиме разработали метод модификации человеческих клеток в программируемые системы, способные принимать решения, которые могут обрабатывать и реагировать на множество биологических сигналов одновременно. Этот прогресс приближает нас к тому, что исследователи называют программируемыми живыми методами лечения.

Ученые давно стремятся создавать клетки, способные распознавать заболевания и автоматически реагировать на них. Однако традиционные генетические схемы имеют тенденцию становиться менее эффективными по мере усложнения. Каждый добавленный уровень генетической «логики» вносит биологический шум, снижая надежность и затрудняя масштабирование таких систем для клинического применения.

Новый подход, разработанный аспиранткой Керен Роас и доктором Лиором Ниссимом, решает эту проблему, сокращая количество генетических шагов, необходимых для принятия клеточных решений. Вместо того чтобы полагаться на длинные цепочки последовательных реакций, система использует РНК-транс-сплайсинг — естественный клеточный процесс, при котором фрагменты генетических сообщений соединяются вместе. Исследователи объединили это с модифицированными регуляторными элементами, которые функционируют как компактные биологические процессоры.

Реструктурируя способ обработки генетических инструкций, система позволяет клеткам оценивать несколько биологических сигналов одновременно, а не один за другим. На практике клетка может оценивать несколько условий параллельно и реагировать только при наличии правильной комбинации, повышая эффективность и сокращая количество необходимых генетических компонентов.

Чтобы продемонстрировать концепцию, команда создала биологические устройства, имитирующие основные элементы компьютерных систем. К ним относились биологический «полный сумматор», способный выполнять двоичную арифметику, и биологический «мультиплексор», который выбирает между различными входными сигналами. Флуоресцентные белки использовались для визуализации выходных данных внутри живых клеток, что позволило исследователям наблюдать за работой модифицированных схем в реальном времени.

Система также включает встроенный механизм безопасности: если клетка обнаруживает недопустимую или перегруженную конфигурацию, она выдает предупреждающий сигнал. Исследователи говорят, что эта функция может помочь выявлять ошибки и улучшать контроль в будущих экспериментальных и терапевтических применениях.

Исследователи подчеркнули, что система остается на экспериментальной стадии и еще не тестировалась в клинических условиях.

Этот подход может найти применение в будущем в области целенаправленной терапии рака, при которой модифицированные клетки будут запрограммированы на распознавание специфических комбинаций сигналов, связанных с опухолью, прежде чем высвободить терапевтический ответ. Такая условная активация может помочь уменьшить вред для здоровых тканей по сравнению с некоторыми традиционными методами лечения.

В исследованиях иммунотерапии команда продемонстрировала версию системы, в которой клетки были запрограммированы на выработку интерлейкина-15 (ИЛ-15) — белка, усиливающего активность противораковых иммунных клеток. Будущие итерации могут обеспечить более точную активацию иммунитета, ограничивая ненужную стимуляцию в других частях тела.

Другим потенциальным применением является локальная доставка лекарств. Вместо системного распределения медикаментов модифицированные клетки могут функционировать как внутренние датчики и производственные единицы, генерируя терапевтические молекулы только при обнаружении специфических заболеваний в их непосредственном окружении.

Исследователи предполагают, что этот подход в конечном итоге может поддержать разработку лекарств, спроектированных больше как программное обеспечение, где биологический «код» будет направлять живые клетки на диагностику и лечение заболеваний. Однако они подчеркивают, что работа остается экспериментальной.

Исследование было опубликовано в рецензируемом журнале Nature Communications.