كتب – باسل يوسف:
تمكن باحثون من جامعة ييل من إنشاء “Ochre”، وهو كائن حي مُعاد ترميزه جينيًا يتيح إنتاج بروتينات صناعية ذات خصائص جديدة، ما يمهد الطريق لتطبيقات رائدة في الطب والتكنولوجيا الحيوية والصناعة.
نجح علماء الأحياء الصناعية من جامعة ييل في إعادة كتابة الشفرة الوراثية لكائن حي – كائن حي مُعاد ترميزه جينيًا جديدًا – باستخدام منصة خلوية طوروها تمكن من إنتاج فئات جديدة من البروتينات الصناعية. يقول الباحثون إن هذه البروتينات الصناعية تقدم وعدًا بتطبيقات طبية وصناعية لا حصر لها يمكن أن تفيد المجتمع والصحة البشرية.
تصف دراسة جديدة نُشرت في مجلة Nature إنشاء GRO الشهير، المعروف باسم “Ochre”، والذي يضغط بالكامل على الكودونات الزائدة (أو “المتحللة”) في كودون واحد. الكودون هو تسلسل من 3 نيوكليوتيدات في الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي الذي يشفر حمضًا أمينيًا محددًا، ويعمل ككتلة بناء كيميائية حيوية للبروتينات.
“يسمح لنا هذا البحث بطرح أسئلة أساسية حول قابلية الشفرات الجينية للتشكيل”، كما قال فارين إيزاك، أستاذ علم الأحياء الجزيئي والخلوي والتنموي في كلية الطب بجامعة ييل والهندسة الطبية الحيوية في كلية الآداب والعلوم بجامعة ييل، الذي شارك في تأليف الورقة البحثية. وأضاف “كما يوضح القدرة على هندسة الشفرة الجينية لمنح البروتينات وظائف متعددة وبدء عصر جديد من العلاجات الحيوية والمواد الحيوية القابلة للبرمجة”.
يعتمد التقدم التاريخي على دراسة أجراها الفريق عام 2013، ونشرت في مجلة ساينس، وصفت بناء أول GRO. في تلك الدراسة، أظهر الباحثون حلولاً جديدة لحماية الكائنات المعدلة وراثيًا وإنتاج فئات جديدة من البروتينات والمواد الحيوية الاصطناعية ذات الكيمياء “غير الطبيعية” أو التي صنعها الإنسان.
وصف جيسي رينهارت، الأستاذ المشارك في علم وظائف الأعضاء الخلوية والجزيئية في كلية الطب بجامعة ييل والمؤلف المشارك الرئيسي للدراسة، هذا الاختراق بأنه “قطعة عميقة من هندسة الجينوم الكامل استنادًا إلى أكثر من 1000 تعديل دقيق على نطاق أكبر بمقدار مرتبة من أي إنجاز هندسي قمنا به سابقًا”.
وقال رينهارت: “هذه تقنية منصة جديدة ومثيرة تفتح مجموعة من التطبيقات للتكنولوجيا الحيوية سواء في المجال الأكاديمي أو في القطاع التجاري.. نريد تطوير معرفتنا العامة بالعلوم ولكننا نريد أيضًا تمكين التطبيقات الصناعية المفيدة للمجتمع”.
إعادة برمجة الشفرة الجينية
شبّه مايكل جروم، وهو باحث ما بعد الدكتوراه في علم الأحياء الجزيئي والخلوي والتنموي في جامعة ييل والمؤلف الأول للدراسة، الكودونات بكلمات مكونة من 3 أحرف داخل جملة في الوصفة الجينية للحياة. وقال إن داخل الخلية توجد ريبوسومات تعمل مثل الطابعات ثلاثية الأبعاد التي تقرأ الوصفة. وتدعو كل كلمة إلى حمض أميني “مكون” واحد من بين قائمة من 20 حمضًا أمينيًا طبيعيًا تشكل البروتينات.
قال جروم: “الكثير من هذه الكلمات متكافئة أو مرادفة.. شرعنا في إضافة المزيد من المكونات لبناء البروتينات، لذلك أخذنا 3 كلمات من هذه الكلمات وجعلناها واحدة. ثم أعدنا هندسة الخلية لوظيفة جديدة. ثم صممنا خلية تتعرف على الكلمة لتقول شيئًا جديدًا، لتمثل مكونًا جديدًا”.
يشعر إيزاك بالحماس لما يصفه بالتطبيقات “القاتلة” المحتملة للمواد البيولوجية البروتينية القابلة للبرمجة والتي ستجعلها المنصة الجديدة ممكنة. يتضمن أحد هذه التطبيقات هندسة عقاقير البروتين باستخدام كيمياء اصطناعية لتقليل تواتر الجرعات أو الاستجابات المناعية غير المرغوب فيها.
وتعمل خلية Ochre الجديدة على توسيع هذه القدرات لاستخدامها في بناء المواد البيولوجية متعددة الوظائف. ويعمل إيزاكس وراينهارت حاليًا كمستشارين لشركة Pear Bio، وهي شركة فرعية للتكنولوجيا الحيوية في جامعة ييل قامت بترخيص التكنولوجيا لتسويق المواد البيولوجية القابلة للبرمجة.
المصدر: scitechdaily
اقرأ أيضا:
