ساخت یک سلول با چرخه کامل حیات برای نخستین بار

مجموعه: اخبار پزشکی

تاریخ انتشار : جمعه, ۱۲ تیر ۱۴۰۵ ۱۲:۵۹

به گزارش ایسنا، پژوهشگران دانشگاه مینه‌سوتا موفق به ساخت چیزی شده‌اند که آن را نخستین سلول مصنوعی جهان می‌دانند؛ سلولی که قادر است یک چرخه کامل حیات را طی کند. این دستاورد نقطه عطفی در تلاش برای ساخت سامانه‌های زنده به‌طور کامل از اجزای شیمیایی غیرزنده به شمار می‌رود.

به نقل از آی‌ای، این سلول مصنوعی که SpudCell نام دارد، می‌تواند رشد کند، دی‌ان‌ای خود را همانندسازی کند، تغذیه کند، تقسیم شود و ماده ژنتیکی خود را به نسل بعدی منتقل کند.

برخلاف پروژه‌های پیشین ساخت سلول مصنوعی که تنها موفق به بازسازی برخی عملکردهای زیستی به‌صورت جداگانه شده بودند، SpudCell چندین ویژگی شبیه به حیات را در قالب یک سامانه مهندسی‌شده واحد به شکل ترکیب شده داراست.

این پژوهش به سرپرستی دانشیاران کیت آدامالا (Kate Adamala) و آرون انگلهارت (Aaron Engelhart) انجام شده است و هدف آن اثبات این اصل است که رفتارهای بنیادی مرتبط با سلول‌های زنده را می‌توان با استفاده از شیمی، نه موجودات زنده طبیعی، بازآفرینی کرد.

پژوهشگران می‌گویند این فناوری در آینده می‌تواند برای تولید داروها، مواد پیشرفته، سوخت‌ها و دیگر محصولاتی که تولید آن‌ها با روش‌های متداول صنعتی دشوار یا حتی غیرممکن است، مورد استفاده قرار گیرد.

ساخت حیات به روشی متفاوت

SpudCell از لیپوزوم‌ها ساخته شده است؛ کره‌های بسیار کوچکی که از آب پر شده‌اند و غشایی چربی آن‌ها را احاطه کرده است. همچنین از دی‌ان‌ای مصنوعی استفاده می‌کند که دستورالعمل‌های لازم برای انجام عملکردهای پایه سلولی را در خود دارد.

این سلول‌های مصنوعی با ادغام شدن با لیپوزوم‌های تغذیه‌کننده کوچک، منابع مورد نیاز خود را به دست می‌آورند. این لیپوزوم‌ها حاوی مولکول‌ها، آنزیم‌ها و ریبوزوم‌ها هستند؛ اجزایی که برای ساخت پروتئین ضروری‌اند.

سلول‌ها با دریافت این مواد رشد می‌کنند، سپس ژنوم خود را همانندسازی کرده و در ادامه به سلول‌های جدید تقسیم می‌شوند.

برخلاف سلول‌های طبیعی که برای تقسیم شدن به یک اسکلت سلولی داخلی متکی هستند، SpudCell از پروتئین‌هایی استفاده می‌کند که به‌تدریج روی غشای سلول تجمع می‌یابند تا زمانی که تنش مکانیکی ایجاد شده باعث جدا شدن غشا و تقسیم سلول شود.

پژوهشگران همچنین موفق شدند انتخاب طبیعی را در این سامانه مصنوعی نشان دهند. آن‌ها تغییری ژنتیکی ایجاد کردند که باعث افزایش تولید یک پروتئین همجوشی می‌شد. سلول‌های اصلاح‌شده سریع‌تر رشد کردند و تعداد بیشتری سلول جدید تولید کردند.

پس از گذشت پنج نسل، این سلول‌های سریع‌تر تقریبا بر جمعیت اولیه غلبه کردند و زمانی که مواد غذایی محدود بود، این برتری حتی بیشتر نیز شد.

کیت آدامالا درباره این پژوهش گفت: احتمالا این هیجان‌انگیزترین پروژه‌ای است که تاکنون روی آن کار کرده‌ام.

پژوهشگران می‌گویند ژنوم SpudCell تنها ۹۰ هزار جفت‌ باز آلی طول دارد؛ اندازه‌ای که از حداقل ژنومی که بسیاری از زیست‌شناسان تصور می‌کردند برای زنده بودن یک سلول لازم است، کوچک‌تر است.

همچنین، برخلاف سلول‌های طبیعی که معمولا اطلاعات ژنتیکی خود را روی یک کروموزوم حمل می‌کنند، دستورالعمل‌های ژنتیکی SpudCell میان هفت پلاسمید دی‌ان‌ای تقسیم شده است. این طراحی به پژوهشگران اجازه می‌دهد عملکردهای مختلف سلولی را به‌طور مستقل برنامه‌ریزی و کنترل کنند.

با این حال، پژوهشگران تأکید می‌کنند که هنوز کارهای زیادی باقی مانده است تا سلول‌های مصنوعی به فناوری‌ کاربردی تبدیل شوند.

نسخه‌های آینده این سلول‌ها باید از ژنومی پایدارتر، تجهیزات و ماشین‌آلات مولکولی بیشتر و همچنین روش‌های استاندارد مهندسی زیستی بهره‌مند شوند تا بتوان آن‌ها را خارج از محیط آزمایشگاه و در کاربردهای عملی به کار گرفت.