فهرست مطالب
سلولی ساختگی که توانست زنده بماند
پنج سال پیش, محققان نوعی سلول میکروبی ناقص را به کمک مهندسی به وجود آوردند که می توانست با وجود تعداد ژنهایی کمتر از هر ارگانیسم شناخته شده زنده بماند. اما این “سلول مینیمال” اغلب به صورت غیر نرمال تکثیر می شود. حال تیم تحقیقاتی با برگرداندن تنها 7 ژن به سلولها آنها را تصحیح میکند به گونه ای که مانند گونه های طبیعی رشد کنند. کیت آدامالا , سینتتیک بیولوژیست دانشگاه مینه سوتا در منطقه تویین سیتیز می گوید: این یافته ها می تواند باعث افزایش درک محققان از این شود که چه عملکردهایی برای سلول های نرمال حیاتی است و کاربرد این همه ژن ناشناخته در این ارگانیسم ها چیست. این یک پیشرفت مهم است که شاید بتواند به کشف عملکرد این ژن های ناشناخته کمک کند.
مشخص کردن ژنهای ضروری می تواند به سینتتیک بیولوژیست هایی کمک کند که بر روی ساخت سلول ها یا شبه سلول ها به منظور تولید موادشیمیایی, درک شرایط محیطی, انتقال دارو ها و انجام دیگر فعالیت ها در طب و صنعت کار می کنند.آنتونی وکیارلی میکروبیولوژیست دانشگاه میشیگان در شهر آنه آربر میگوید: ما باید بدانیم برای بازیابی حیات چه اجزای مینیمالی را نیاز داریم. سلولهای مینیمال همچنین می توانند با آشکار کردن قابلیت های ضروری برای حیات در سلولهای اولیه می توانند به ما بینشی در مورد خاستگاه های حیات ارائه کنند.
تاریخچه ساخت سلول های مینیمال
جی . کریگ ونتر , پیشگام در توالی یابی ژنومی و همکارانش در موسسه جی. کریگ ونتر اولین سلولهای مینیمال را ساختند. آنها بامیکروب های مایکوپلاسما شروع کردند, انگل هایی که ذاتا مینیمال هستند – یک گونه از آنها با 525 ژن در مقایسه با 4000 ژن باکتری معمول روده اشریشیا کولی به حیات ادامه میدهد. در سال2010 , تیم تحقیقاتی گزارش کرد که جایگزینی ژنوم ژن 985 یک گونه از مایکوپلاسما با ژنوم مصنوعی ژن 901 باعث شد تا سلول , با نام سین 1.0 , به فعالیت ادامه دهد. دانشمندان به خارج کردن قطعات دی ان آ از ژنوم سین 1.0 ادامه دادند و در سال 2016 ,آنها گونه ای مازاد , به نام سین 3.0 را معرفی کردند, که می توانست با 473 ژن ناچیز متابولیسم داشته باشد و تولید مثل انجام دهد.
اما این سلول نیز یک ویژگی غیرعادی دارد: بسیاری از سلول های حاصل از تکثیر آن ناقص هستند. برای بررسی احتمال تاثیر شرایط آزمایشگاهی در ایجاد تنش در سلول های مصنوعی حساس , گروهی با سرپرستی میکروبیولوژیست الیزابت استریکالسکی از موسسه ملی استاندارد و تکنولوژی سلول ها را در محفظه هایی بر روی تراشه های میکروفلوئید پرورش دادند. این محفظه های اختصاصی از سلول ها در برابر جریان ها در محیط کشت مغذی که ممکن بود به آنها آسیب وارد کند محافظت کرد و به محققان اجازه داد تا تقسیم شدن آنها را مشاهده کنند.
اگر چه این رفتار تدریجی تفاوتی ایجاد نکرد. استریکالسکی , که با همکارانی از موسسه جی . کریگ ونتر و سه دانشگاه همکاری کرد, می گوید: هنگامی که سلول ها را در سطح انفرادی بررسی کردیم , دقیقا آسیب عمدی را دیدیم . سلول ها می باید به شکل کره های کوچک می بودند , اما بعضی از آنها هیولا هایی بودند که قطری 25 برابر قطر سلول نرمال را داشتند. محققان نتیجه گیری کردند که مشکل از رسیدگی بد به سلولها نبود , بلکه مشکل از خارج کردن ژنهایی که به کنترل کردن تکثیر و شکل سلول کمک میکردند نشات میگرفت.
ژن های ضروری برای تکثیر
اینکه کدامیک از ژنهای غایب این مشکل را ایجاد می کردند نامعلوم بود اما یک سرنخ در فریز آزمایشگاه قرار داشت. برای ساخت سین 3.0 , ونتر و همکارانش انواع مختلف از رده های سلولی را ایجاد کردند که فاقد قسمت هایی از ژنوم سین 1.0 بودند. زمانی که استریکالسکی و همکارانش یکی از این رده ها را یخ زدایی کردند , که فاقد 76 ژن از ژن های سین 1.0 بود , این رده نیز سلول هایی با شکل های غیرنرمال ایجاد کرد. جیمز پلتیر , یکی از نویسندگان مقاله و بیوفیزیکدان انستیتو تکنولوژی دانشگاه ماساچوست می گوید: این به ما کمک کرد ژن ها را از 400 تا به 76 محدود کنیم .
با برگرداندن ترکیبی از ژن ها به سلول برای تعیین نرمال یا غیر نرمال تقسیم شدن سلولها, محققان تعداد مورد نظر را به 19 و حتی کمتر از آن کاهش دادند. امروز در نشریه سلول , آنها گزارش می کنند که می توانند با اضافه کردن تنها 7 ژن به سین 3.0 تقسیم سلولی نرمال داشته باشند.
دو تا از ژنها از قبل شناخته شده به شرکت در تقسیم سلولی بودند , اما نقش آن 5 ژن دیگر شگفت انگیز بود و نقش آنها در تقسیم میکروب ها ناشناخته باقی مانده است. سلولهای مینیمال تصحیح شده می توانند در آشکار کردن این روند ناشناخته کمک کنند.استریکالسکی می گوید: مکانیسم های که این سلولهای مینیمال با آنها تقسیم می شوند هنوز برای ما ناشناخته است.من شگفت زده شده ام این یکی جوانب ابتدایی و اساسی زندگی است.
مترجم : بهار اسدی مقدم
گردآورنده : مریم جلالی
منبع: sciencemag.org
