ساخت یک سلول مصنوعی با چرخه کامل حیات برای نخستین بار_آینده

 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 حساب می اید.

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 قبل ساخت سلول مصنوعی که تنها موفق به بازسازی برخی عملکردهای زیستی به‌صورت جداگانه شده بودند، SpudCell چندین ویژگی همانند 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 مقصد آن اثبات این اصل است که رفتارهای بنیادی مرتبط با سلول‌های زنده را می‌توان با منفعت گیری از شیمی، نه موجودات زنده طبیعی، بازآفرینی کرد.

پژوهشگران می‌گویند این فناوری در آینده می‌تواند برای تشکیل داروها، مواد پیشرفته، سوخت‌ها و دیگر محصولاتی که تشکیل آن‌ها با راه حلهای متداول صنعتی دشوار یا حتی غیرممکن است، مورد منفعت گیری قرار گیرد.

ساخت حیات به روشی متفاوت

SpudCell از لیپوزوم‌ها ساخته شده است؛ کره‌های زیاد کوچکی که از آب پر شده‌اند و غشایی چربی آن‌ها را احاطه کرده است. این چنین از دی‌ان‌ای مصنوعی منفعت گیری می‌کند که دستورالعمل‌های ملزوم برای انجام عملکردهای پایه سلولی را در خود دارد.

این سلول‌های مصنوعی با ادغام شدن با لیپوزوم‌های تغذیه‌کننده کوچک، منبع های مورد نیاز خود را به دست می‌آورند. این لیپوزوم‌ها حاوی مولکول‌ها، آنزیم‌ها و ریبوزوم‌ها می باشند؛ اجزایی که برای ساخت پروتئین الزامی‌اند.

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

برخلاف سلول‌های طبیعی که برای تقسیم شدن به یک اسکلت سلولی داخلی متکی می باشند، SpudCell از پروتئین‌هایی منفعت گیری می‌کند که به‌مرور زمان روی غشای سلول تجمع می‌یابند تا وقتی که تنش مکانیکی تشکیل شده علتجدا شدن غشا و تقسیم سلول شود.

پژوهشگران این چنین موفق شدند انتخاب طبیعی را در این سامانه مصنوعی نشان دهند. آن‌ها تغییری ژنتیکی تشکیل کردند که علتافزایش تشکیل یک پروتئین همجوشی می‌شد. سلول‌های اصلاح‌شده سریع تر رشد کردند و تعداد بیشتری سلول تازه تشکیل کردند.

بعد از گذشت پنج نسل، این سلول‌های سریع تر تقریبا بر جمعیت اولیه تسلط کردند و وقتی که مواد غذایی محدود می بود، این برتری حتی زیاد تر نیز شد.

کیت آدامالا درمورد این پژوهش او گفت: به گمان زیاد این شوق‌انگیزترین پروژه‌ای است که تا بحال روی آن کار کرده‌ام.

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

این چنین، برخلاف سلول‌های طبیعی که طبق معمول اطلاعات ژنتیکی خود را روی یک کروموزوم حمل می‌کنند، دستورالعمل‌های ژنتیکی SpudCell بین هفت پلاسمید دی‌ان‌ای تقسیم شده است. این طراحی به پژوهشگران اجازه می‌دهد عملکردهای گوناگون سلولی را به‌طور جدا گانه برنامه‌ریزی و کنترل کنند.

با این حال، پژوهشگران پافشاری می‌کنند که تا این مدت کارهای بسیاری باقی مانده است تا سلول‌های مصنوعی به فناوری‌ کاربردی تبدیل شوند.

نسخه‌های آینده این سلول‌ها باید از ژنومی پایدارتر، تجهیزات و ماشین‌آلات مولکولی زیاد تر و این چنین راه حلهای استاندارد مهندسی زیستی منفعت‌مند شوند تا بتوان آن‌ها را خارج از محیط آزمایشگاه و در کاربردهای عملی به کار گرفت.