محققان دانشگاه بریستول بریتانیا با طراحی سیستمی برای مونتاژ مواد زنده با استفاده از سلولهای مصنوعی که چندین عملکرد کلیدی یک سلول زنده از جمله تولید انرژی و بیان ژن را انجام می دهد، گام بزرگی در زمینه زیست شناسی مصنوعی برداشته اند.
به گزارش تک ناک، سلول ساخته شده مصنوعی آنها در 48 ساعت اول “زندگی” حتی از یک شکل کروی به شکل طبیعی تری شبیه آمیب تبدیل شد، که نشان می دهد رشته های سلولی اولیه کار می کنند (یا به گفته محققان، در مقیاس های زمانی طولانی”، “از لحاظ ساختاری پویا هستند”.).
با دانستن این واقعیت که حتی سادهترین موجودات نیز برای رشد و تکثیر به عملیاتهای بیوشیمیایی بیشماری متکی هستند ساختن چیزی نزدیک به آنچه ما ممکن است زنده بدانیم، قدم بزرگی در این رشته محسوب می شود.
دانشمندان قبلا بر موضوع سلول های مصنوعی برای انجام یک عملکرد واحد، مانند بیان رشته ژن، کاتالیز آنزیم یا فعالیت ریبوزیم تمرکز کرده بودند.اگر دانشمندان راز ساخت سفارشی و برنامهریزی سلولهای مصنوعی با قابلیت تقلید دقیقتر از زندگی را کشف کنند، میتواند فرصتهای زیادی را در همه رشته ها از تولید گرفته تا پزشکی ایجاد کند.
در حالی که برخی از تلاشهای مهندسی زیست شناسی بر طراحی مجدد طرحهای سلول های زنده متمرکز هستند، برخی دیگر در حال بررسی راههایی برای کاهش سلولهای موجود در ضایعات هستند که میتوانند دوباره بعدا به سلول نسبتاً جدید تبدیل شوند.
برای انجام این مونتاژ مواد زنده آخرین شاهکار مهندسی زیستی از پایین به بالا، محققان از دو کلونی باکتریایی – اشریشیا کلی و سودوموناس آئروژینوزا – برای قطعات سلولی استفاده کردند.این دو باکتری با ریز قطرات خالی در یک مایع چسبناک مخلوط شدند.
یک جمعیت باکتریایی در داخل قطرات اسیر شد و دیگری در سطح قطرات به دام افتاد.سپس دانشمندان با حمام کردن کلونی ها در لیزوزیم (یک آنزیم) و ملیتین (پلی پپتیدی که از زهر زنبور عسل می آید) غشای باکتری ها را باز کردند.باکتری ها محتویات خود را بیرون ریختند و این محتویات توسط قطرات برای ایجاد پروتوسل های پوشش داده شده با غشاء استفاده شد.سپس دانشمندان نشان دادند که سلول ها قادر به پردازش پیچیده هستند،مانند تولید ملوکول ذخیره انرژی ATP از طریق گلیکولیز و رونویسی و ترجمه ژن ها.
نویسنده اول شیمیدان کان ژو میگوید:”رویکرد مونتاژ مواد زنده به ما فرصتی برای ساخت معکوس(از پایین به بالای ساختارهای ساده ملکولی زنده یا مصنوعی هم زیست را فراهم می کند”.
به عنوان مثال، با استفاده از باکتری های مهندسی شده، می توان ماژول های پیچیده ای را برای توسعه در زمینه های تشخیصی و درمانی زیست شناسی مصنوعی و همچنین در تولید زیستی و بیوتکنولوژی به طور کلی ساخت.
در آینده، این نوع از فناوری سلول های مصنوعی می تواند برای بهبود تولید اتانول برای سوخت های زیستی و فرآوری مواد غذایی مورد استفاده قرار گیرد.در ترکیب با دانش مبتنی بر مدلهای پیشرفته زیستشناسی پایه، میتوانیم برخی از ساختارها را با هم ترکیب کنیم و در عین حال برخی دیگر را به طور کامل طراحی کنیم تا سیستمهای کاملاً جدید را مهندسی کنیم.
سلول های مصنوعی را می توان طوری برنامه ریزی کرد که مانند باکتری های بنفش فتوسنتز کنند یا مانند باکتری های کاهنده سولفات از مواد شیمیایی انرژی تولید کنند.
محققان می گویند: “ما انتظار داریم که این روش مونتاژ مواد زنده به سطوح بالای برنامه پذیری پاسخگو باشد.”
