Wetenschappers op zoek naar betere diagnostische tests, medicijnen of vaccins tegen een virus moeten allemaal beginnen met het ontcijferen van de structuur van dat virus. En wanneer het betreffende virus zeer pathogeen is, onderzoeken, het testen of ontwikkelen hiervan kan behoorlijk gevaarlijk zijn. Prof. Roy Bar-Ziv, Stafwetenschapper Dr. Shirley Shulman Daube, Dr. Ohad Vonshak, een voormalige onderzoeksstudent in het laboratorium van Bar-Ziv, en huidige onderzoeksstudent Yiftach Divon hebben een originele oplossing voor dit obstakel. Ze demonstreerden de productie van virale delen in kunstmatige cellen.

De cellen zijn compartimenten ter grootte van een micrometer die in een siliciumchip zijn geëtst. Aan de onderkant van elk compartiment, de wetenschappers bevestigden DNA-strengen, ze stevig inpakken. De randen van de kunstmatige cellen waren bedekt met receptoren die de eiwitten die in de cellen worden geproduceerd, kunnen vangen. Beginnen met, de wetenschappers overspoelden hun cellen met alles wat nodig was om eiwitten te maken - moleculen en enzymen die nodig waren om de DNA-informatie te lezen en deze in eiwitten te vertalen. Vervolgens, zonder verdere menselijke tussenkomst, het receptortapijt ving een van de eiwitten op die in de bodem van de cellen werden geproduceerd, waarbij de rest van de virale eiwitten aan elkaar binden, het produceren van structuren die de wetenschappers eerder in het systeem hadden "geprogrammeerd". In dit geval, ze creëerden diverse kleine delen van een virus dat bacteriën infecteert (een bacteriofaag).

"We ontdekten, " zegt Bar-Ziv, "dat we het assemblageproces - zowel de efficiëntie als de eindproducten - kunnen beheersen door het ontwerp van de kunstmatige cellen. Dit omvatte de geometrische structuur van de cellen, en de plaatsing en organisatie van de genen. Deze bepalen allemaal welke eiwitten worden geproduceerd en, langs de lijn, wat er van deze eiwitten zal worden gemaakt als ze eenmaal zijn geassembleerd."

Vonshak voegt toe:"Omdat dit geminiaturiseerde kunstmatige cellen zijn, we kunnen er heel veel op één chip plaatsen. We kunnen het ontwerp van verschillende cellen veranderen, zodat verschillende taken op verschillende locaties op dezelfde chip worden uitgevoerd."

De kenmerken van het systeem dat is ontwikkeld door het Weizmann Institute, waaronder de mogelijkheid om verschillende kleine onderdelen van een enkel virus tegelijk te produceren, zou wetenschappers over de hele wereld een nieuw hulpmiddel kunnen bieden voor het evalueren van tests, medicijnen en vaccins tegen dat virus. Divon voegt eraan toe:"En omdat de kunstmatige delen - zelfs als ze getrouwe delen van het virus reproduceren - niet het gebruik van echte virussen bevatten, ze zouden van begin tot eind bijzonder veilig zijn." "Een andere mogelijke toepassing, " zegt Shulman Daube, "Misschien de ontwikkeling van een chip die snel en efficiënt duizenden medische tests tegelijk kan uitvoeren."