قام العلماء ببناء خلية اصطناعية ذاتية التكاثر بشكل مثالي

بالعربي/ ابتكر العلماء كائنًا اصطناعيًا وحيد الخلية ينقسم ويتكاثر تمامًا مثل الكائن الحقيقي. يمكن أن يساعد التقدم في يوم من الأيام الباحثين على بناء أجهزة كمبيوتر صغيرة ومصانع صغيرة لإنتاج الأدوية ، وكلها من الخلايا المركبة. 

بالطبع ، من المحتمل ألا يتحقق هذا المستقبل لسنوات عديدة قادمة.

قالت كبيرة الباحثين إليزابيث ستريشالسكي ، قائدة مجموعة الهندسة الخلوية في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST): “هناك الكثير من الطرق التي يمكن من خلالها للقرن القادم من البيولوجيا أن يغير حياتنا اليومية للأفضل”. على سبيل المثال ، تخطط Strychalski وزملاؤها لتصميم مستشعرات حية يمكنها أخذ القياسات من البيئات المحيطة بها ، ومراقبة الحموضة ودرجة الحرارة ومستويات الأكسجين في مكان قريب. 

يمكن أيضًا تصنيع خلايا الاستشعار هذه لإنتاج منتجات محددة – تحديدًا الأدوية – ويمكن وضعها داخل جسم الإنسان نفسه. قال ستريشالسكي: “إحدى الرؤى هي أنه عندما تستشعر الخلية حالة مرضية ، عندها يمكنها أن تجعل ذلك علاجيًا ، وعندما تكون الحالة المرضية أطول ، يمكنهم التوقف عن صنع هذا العلاج”. وأضافت أنه يمكن زراعة خلايا أخرى في المختبر واستخدامها لإنتاج الغذاء ومنتجات الوقود بكفاءة ، بينما لا يزال من الممكن تصنيع خلايا أخرى لأداء وظائف حسابية على نطاق جزيئي.

لكن مرة أخرى ، هذه كلها رؤى للمستقبل. للوصول إلى هناك ، يحتاج العلماء إلى فك لغز الخلية الغامضة على مستوى أساسي قبل أن يتمكنوا من معالجتها في كائناتهم الاصطناعية. 

في الدراسة الجديدة ، اتخذت Strychalski وزملاؤها خطوة نحو هذا الهدف ونشروا نتائجهم في 29 مارس في مجلة Cell . لقد بدأوا بخلية اصطناعية موجودة تسمى JCVI-syn3.0 ، والتي تم إنشاؤها في عام 2016 وتحتوي فقط على 473 جينًا ، وفقًا لما ذكرته مجلة Scientific American . (للمقارنة ، تحتوي بكتيريا Escherichia coli على حوالي 4000 جين ، وفقًا لبيان .)

صُنعت هذه الخلية العارية من بكتيريا Mycoplasma genitalium ، وهي ميكروب ينتقل عن طريق الاتصال الجنسي ، قام العلماء بتجريده من الحمض النووي الطبيعي واستبداله بالحمض النووي الخاص بهم. عند إنشاء JCVI-syn3.0 ، أراد العلماء معرفة الجينات الضرورية تمامًا للخلية للبقاء على قيد الحياة والعمل بشكل طبيعي ، وأيها غير ضروري. 

ولكن بينما يمكن لـ JCVI-syn3.0 بناء البروتينات وتكرار الحمض النووي الخاص به دون مشكلة ، لا يمكن للخلية الصغيرة أن تنقسم إلى كرات موحدة. بدلاً من ذلك ، ينقسم بشكل عشوائي ، وينتج خلايا ابنة من العديد من الأشكال والأحجام المختلفة. شرعت Strychalski وفريقها في حل هذه المشكلة عن طريق إضافة جينات أخرى إلى الخلية المجردة.

بعد سنوات من العمل ، أنتج العلماء JCVI-syn3A ، والذي يحتوي على إجمالي 492 جينًا. واكتشفوا أن سبعة من هذه الجينات ضرورية للانقسام الطبيعي للخلايا.

قال المؤلف الأول المشارك جيمس بيليتيير ، الذي كان وقت العمل طالب دراسات عليا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) مركز البتات و الذرات. وقال بالمثل ، “اتضح أن بعض الجينات التي تحتاج الخلية لتقسيمها في السابق لم يكن لها وظيفة معروفة”. سمحت إعادة إدخال هذه الجينات للخلية الدنيا بالانقسام إلى أجرام سماوية متجانسة تمامًا.

قال بيليتيير إن بعض هذه الجينات المهمة من المحتمل أن تتفاعل مع غشاء الخلية ، بناءً على تسلسلها الجيني. وقال إن هذا قد يعني أنها تغير الخصائص الفيزيائية للغشاء ، مما يجعلها مرنة بدرجة كافية لتقسيم بشكل صحيح ، أو أنها تولد قوى داخل الغشاء تشجع الانقسام. لكن في الوقت الحالي ، لا يعرف الفريق الآليات المحددة التي تستخدمها الجينات لمساعدة الخلايا على الانقسام ، كما أشار.محتوى ذو صلة

قال Strychalski: “لم تكن دراستنا مصممة لمعرفة الآليات داخل الخلية المرتبطة بكل من هذه الجينات ذات الوظيفة غير المعروفة”. “يجب أن تكون هذه دراسة مستقبلية.”الإعلانات

بينما يواصل الباحثون التحقيق في ألغاز الخلية الصغيرة ، يعمل علماء الأحياء الاصطناعية الآخرون مع أنظمة أكثر بساطة. قال Strychalski إن البيولوجيا التخليقية موجودة على طيف ، من “حساء من المواد الكيميائية غير الحية إلى المجد الكامل لخلية ثديية أو خلية بكتيرية”. يمكن أن يقودنا مستقبل المجال إلى عجائب مبتكرة مثل أجهزة الكمبيوتر بحجم الخلية ، ولكن في الوقت الحالي ، فإن العمل مدفوع إلى حد كبير بالفضول حول كيفية تجميع اللبنات الأساسية للحياة ، وما يمكن أن يخبرنا ذلك عن أنفسنا ، قال.

قال ستريشالسكي: “كيف نفهم الوحدة الأساسية للحياة ، الخلية؟ … هناك شيء مقنع جدًا حول ذلك”. “لاحقًا ، يمكننا تخيل كل الأشياء التي يمكننا القيام بها باستخدام هذه المنصة البسيطة.”

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com