نقش اعجاب انگیز حیات مصنوعی در درمان بیماری ها

ایجاد حیات مصنوعی موضوعی تکراری هم در جامعه علمی و هم در میان مردم عادی است که در آن تصاویری از موجودات خزنده لزج مانند با نیات بدخواهانه یا حیوانات خانگی فوق العاده زیبا را تداعی می کند.

به گزارش تکناک، در همین زمان، این سوال مطرح می شود که حیات مصنوعی چه نقشی می تواند در محیط روی زمین یعنی جایی که همه اشکال حیات توسط طبیعت ایجاد شده و مکان و هدف خاص خود را دارند، داشته باشد؟

دانشمندی به نام چنگوانگ لو از دپارتمان فیزیک، شیمی و داروسازی دانشگاه جنوب دانمارک، همراه با پروفسور هانبین مائو از دانشگاه ایالتی کنت، خالق یک مولکول ترکیبی مصنوعی خاص هستند که می تواند به ایجاد اشکال حیات مصنوعی منجر شود.

آنها در حال حاضر یک بررسی در مجله Cell Reports Physical Science درباره اشکال حیات مصنوعی منتشر کرده‌اند. این زمینه ساختارهای نانوپپتید-دی‌ان‌ای هیبرید نامیده می‌شود و یک زمینه نوظهور است که کمتر از ده سال سابقه دارد.

کاربردهای موثر حیات مصنوعی

چشم انداز لو ایجاد واکسن های ویروسی (نسخه های اصلاح شده و ضعیف شده یک ویروس) و اشکال زندگی مصنوعی است که می تواند برای تشخیص و درمان بیماری ها استفاده شود.

در طبیعت، بیشتر موجودات دارای دشمنان طبیعی هستند، اما برخی هم اینگونه نیستند. به عنوان مثال، برخی از ویروس های بیماری زا هیچ دشمن طبیعی ندارند. این یک گام منطقی برای ایجاد یک شکل زندگی مصنوعی است که می تواند دشمن آنها شود.

به طور مشابه، لو تصور می کند که چنین اشکال زندگی مصنوعی می توانند به عنوان واکسن در برابر عفونت های ویروسی عمل کنند و می توانند به عنوان نانو ربات یا نانوماشین هایی که با دارو یا عناصر تشخیصی بارگیری می شوند و به بدن بیمار ارسال می شوند، استفاده شوند.

او می گوید: یک واکسن مصنوعی ویروسی ممکن است تا 10 سال دیگر در دسترس باشد. از طرف دیگر، ساخت سلول مصنوعی در آینده قابل تحقق است، زیرا از بسیاری از عناصر تشکیل شده است که قبل از شروع به ساخت با آنها باید کنترل شوند. اما با دانشی که داریم، در اصل هیچ مانعی برای تولید سازمان‌های سلولی مصنوعی در آینده وجود ندارد.

بلوک های ساختمانی مولکولی

بلوک های سازنده ای که لو و همکارانش در این زمینه برای ایجاد واکسن های ویروسی و حیات مصنوعی استفاده خواهند کرد چیست؟ DNA و پپتیدها برخی از مهم‌ترین بیومولکول‌های موجود در طبیعت هستند که فناوری DNA و فناوری پپتید را به دو ابزار مولکولی قدرتمند در جعبه ابزار نانوتکنولوژی امروز تبدیل کرده‌اند.

فناوری DNA کنترل دقیقی بر برنامه‌ریزی از سطح اتمی تا سطح کلان را فراهم می‌کند، اما تنها می‌تواند عملکردهای شیمیایی محدودی را ارائه دهد زیرا فقط چهار پایه دارد: A، C، G و T.

از سوی دیگر، فناوری پپتید می‌تواند عملکردهای شیمیایی کافی را در مقیاس بزرگ فراهم کند، زیرا 20 اسید آمینه برای کار کردن وجود دارد. طبیعت هم از DNA و هم از پپتیدها برای ساخت کارخانه‌های پروتئینی مختلف که در سلول‌ها یافت می‌شود استفاده می‌کند و به آن‌ها اجازه می‌دهد تا به موجودات تبدیل شوند.

اخیرا هانبین مائو و چنگوانگ لو موفق شده‌اند ساختارهای DNA سه‌رشته‌ای طراحی‌شده را با ساختارهای پپتیدی سه‌رشته‌ای پیوند دهند، بنابراین یک مولکول ترکیبی مصنوعی ایجاد کرده‌اند که نقاط قوت هر دو را ترکیب می‌کند. این اثر در سال 2022 در مجله Nature Communications منتشر شد.

پیشرفت های جهانی در سازه های ترکیبی

در جاهای دیگر جهان، محققان دیگر نیز در حال آزمایش بر روی اتصال DNA و پپتیدها هستند، زیرا این ارتباط پایه محکمی را برای توسعه موجودات زیستی پیشرفته‌تر و اشکال حیات تشکیل می‌دهد.

در دانشگاه آکسفورد، محققان موفق به ساخت یک نانوماشین ساخته شده از DNA و پپتیدها شده اند که می تواند غشای سلولی را سوراخ کند و یک کانال غشایی مصنوعی ایجاد کند که مولکول های کوچک می توانند از آن عبور کنند.

در دانشگاه ایالتی آریزونا، نیکلاس استفانوپولوس و همکارانش DNA و پپتیدها را قادر ساختند تا در ساختارهای دو بعدی و سه بعدی جمع شوند.

در دانشگاه نورث وست، محققان نشان داده‌اند که میکرو الیاف ها می‌توانند در ارتباط  با DNAو پپتیدها تشکیل شوند. DNA و پپتیدها در سطح نانو عمل می کنند، بنابراین با در نظر گرفتن تفاوت اندازه، میکروالیاف ها بسیار بزرگ هستند.

در دانشگاه بن گوریون، دانشمندان از مولکول‌های ترکیبی برای ایجاد یک ساختار کروی پیاز مانند حاوی داروی سرطان استفاده کرده‌اند که نویدبخش استفاده در بدن برای هدف قرار دادن تومورهای سرطانی است.

چنگوانگ لو می گوید: به نظر من ارزش کلی همه این تلاش‌ها این است که می‌توان از آنها برای بهبود توانایی جامعه در تشخیص و درمان افراد بیمار استفاده کرد. با نگاهی به آینده، من تعجب نخواهم کرد که روزی بتوانیم نانوماشین های هیبریدی، واکسن های ویروسی و حتی اشکال زندگی مصنوعی را از این بلوک های سازنده برای کمک به جامعه برای مبارزه با این بیماری های دشوار بسازیم. این یک انقلاب در زمینه درمان خواهد بود.