علم

العلماء يخترقون خلايا الثدييات لإنشاء حواسيب حيوية صغيرة

العلماء يخترقون خلايا الثدييات لإنشاء حواسيب حيوية صغيرة


لقد تلاعب العلماء جينيًا بخلايا الثدييات القادرة على تنفيذ أوامر وحسابات منطقية بطريقة مماثلة لأجهزة الكمبيوتر. المساعي العلمية في الهندسة البيولوجية للخلايا البيولوجية ليست مجالًا جديدًا للدراسة. استخدم باحثون آخرون المواد العضوية من قبل وقاموا بتعديلها وراثيًا للقيام بمهام منطقية مثل الخلايا التي تتوهج عندما تنخفض مستويات الأكسجين. هذا النوع من الهندسة الوراثية بسيط بالنسبة للكائنات البكتيرية مثل الإشريكية القولونية حيث يسهل التلاعب بها.

[مصدر الصورة: بيكساباي]

الدوائر الجينية

أدت المحاولات السابقة في إنشاء دوائر جينية في الخلايا البشرية إلى إخفاقات لمجرد أن البروتينات التي تسمى عوامل النسخ ، والتي تتسبب في تشغيل الجينات وإيقافها ، لا تعمل بطريقة موحدة.

ابتعد باحثون من جامعة بوسطن (BU) عن عوامل النسخ هذه واستخدموا بدلاً من ذلك مفتاح تشغيل وإيقاف إنزيمي أكثر ملاءمة يُعرف باسم recombinase DNA. إعادة تركيب الحمض النووي هو إنزيم إعادة التركيب الجيني القادر على التلاعب ببنية الجينومات والتحكم في التعبيرات الجينية مثل تشغيلها أو إيقاف تشغيلها. يعمل Recombinase كأداة لقطع الإنزيم عن طريق قص أجزاء انتقائية من خيط DNA وخياطة الأطراف المقطوعة للحلزون المزدوج.

[مصدر الصورة: بيكساباي]

ثم أنشأ العلماء دائرة جينية تسمى "المنطق المنطقي والحساب من خلال استئصال الحمض النووي" (BLADE) ودمجها في كلية جنينية بشرية. تعمل دائرة BLADE من خلال الاعتماد على recombinases تحت سيطرة مروج واحد يدمج إشارات الدائرة على طبقة النسخ. من خلال استخدام BLADE ، تم بناء 113 دائرة في كلية جنينية بشرية وخلايا Jurkat T ، حيث تمكنت 109 دائرة (معدل نجاح 96.5٪) من العمل على النحو المنشود دون الحاجة إلى تعديل الدوائر. مع هذا التلاعب المعقد في المواد البيولوجية ، تمكن الفريق من جعل الدوائر الجينية تعمل بنجاح. واحدة من أكثر الميزات إثارة للاهتمام في هذه الدائرة هي إنشاء جدول بحث منطقي من الخلايا البشرية بستة مدخلات مختلفة. تم تنفيذ واحدة من ست عشرة عملية منطقية من خلال مجموعة من المدخلات.

تطبيقات الخلايا المخترقة

في هذه المرحلة ، تعد دراسات باحثي الجامعة البريطانية مجرد "إثبات للمفهوم" ولكن الفريق يستكشف عددًا من الاحتمالات البيولوجية. أحد الاستخدامات المحتملة لهذه التقنية هو معالجة الخلايا التائية في تدمير الخلايا السرطانية باستخدام البروتينات التي يمكنها التعرف على المؤشرات الحيوية للخلايا السرطانية. يمكن أيضًا استخدام الدوائر الجينية في تحويل الخلايا الجذعية إلى أي خلايا مرغوبة باستخدام إشارات مختلفة وتوليد الأنسجة أيضًا من خلال استخدام الأوامر.

يمكن أيضًا تطبيق أجهزة الكمبيوتر الحيوية هذه لتشخيص الأمراض من خلال تحفيز البروتينات المرتبطة بمرض معين. على سبيل المثال ، إذا أضاءت الخلايا المعدلة وراثيًا عند دمجها مع عينة دم المريض ، فإن النتيجة تكون مؤشرًا إيجابيًا على أنها مصابة بالمرض. تعتبر الطرق الحالية لاختبار عينات الدم شاقة ومكلفة ، لذا فإن هذا النوع من التقدم العلمي يمكن أن يوفر الكثير من المال للمجال الطبي.

تلاعب بيولوجي ذكي مع العديد من التطبيقات المفيدة ، هذا في الواقع جمال العلم.

راجع أيضًا: يظهر بحث جديد أن إنتاج الدم الاصطناعي بكميات كبيرة أمر ممكن


شاهد الفيديو: ما هو الفيروس