Исследователи из Техасского университета A&M разработали систему, позволяющую управлять поведением генетически модифицированных клеток с помощью кофеина. Работа опубликована в Journal of the American Chemical Society.

Технология получила название CODS (caffeine-operated dissociation system) и представляет собой молекулярный «переключатель», созданный с помощью искусственного интеллекта. Его задача — контролировать, когда белки внутри клетки соединяются или, наоборот, разъединяются, что позволяет включать или выключать клеточные процессы по запросу.

В отличие от предыдущих подходов, где кофеин использовался для «сборки» белков, новая система делает обратное: при добавлении кофеина белковые комплексы распадаются. Без кофеина они остаются связанными и активными. Таким образом, кофеин становится своеобразным внешним сигналом, который управляет внутриклеточными процессами.

Разработка основана на ИИ-проектировании новых синтетических белков, способных реагировать на кофеин. Учёные использовали алгоритмы моделирования белков и высокопроизводительные вычисления для создания молекулярного «замка», который открывается при контакте с кофеином.

Система срабатывает при очень низких концентрациях кофеина, реагирует за считанные минуты и может многократно включаться и выключаться.

Исследователи протестировали CODS в трёх биологических сценариях. В первом случае система управляла активностью генов: при отсутствии кофеина ген был активен, но после добавления кофеина активность резко снижалась. После удаления кофеина система восстанавливалась.

Во втором эксперименте CODS был встроен в механизм программируемой гибели клеток. Добавление кофеина запускало воспалительный тип клеточной смерти (пироптоз), что потенциально может использоваться для изучения воспаления и разработки контролируемых клеточных терапий.

Наиболее важным направлением стала работа с CAR-T клетками — иммунными клетками, используемыми в терапии рака. Хотя такие методы уже показали высокую эффективность, они могут вызывать опасные побочные реакции из-за чрезмерной активности иммунной системы. CODS позволяет временно «выключать» активность этих клеток с помощью кофеина, снижая риск осложнений без уничтожения самой терапии.

Авторы подчёркивают, что кофеин не является лекарством, а служит удобным и безопасным сигналом для управления биоинженерными системами.

В перспективе подобные подходы могут привести к созданию «программируемых» клеточных терапий, которые можно будет регулировать уже после введения в организм.