کشف راهی برای پیش‌بینی طرح‌های مفید ژنتیکی

به گزارش جام جم آنلاین از ایسنا، استفاده از سلول‌های زنده به عنوان یک روش درمانی، روشی است که برای بهبود بیماری‌هایی که قبلا غیر قابل درمان بودند، استفاده می‌شود. این کار با استفاده از رویکردهای زیست‌ شناسی مصنوعی انجام می‌شود که رشته‌ای است که ابزارها و مفاهیم زیست‌شناسی و مهندسی را با هم ادغام می‌کند.

اکنون کشف جدید محققان دانشگاه «نورث وسترن» با همکاری «ندا باقری» محقق ایرانی دانشگاه «واشنگتن» می‌تواند به مهندسان زیستی کمک کند تا با استفاده از زیست‌ شناسی مصنوعی، برنامه‌های ژنتیکی ایجاد کنند.

محققان به رهبری «جاشوا لئونارد» با همکاری محقق ایرانی «ندا باقری» از دانشگاه «واشنگتن» فرآیندی مبتنی بر طراحی را توسعه داده‌اند که با استفاده از قطعات مختلف اصطلاحا «جعبه ابزار»، مدارهای ژنتیکی پیچیده‌ای را تولید می‌کند که برای مهندسی سلولی استفاده می‌شوند.

این مطالعه که در مجله «ساینس ادونسز» (Science Advances) منتشر شده است، با طراحی دهها مدار ژنتیکی و آزمایش آنها انجام شده است. این فناوری جدید از مدل‌سازی محاسباتی برای شناسایی بهتر طرح‌های مفید ژنتیکی استفاده می‌کند و هنگامی که قبل از ساخت، در آزمایشگاه آزمایش می‌شوند، محققان را به سمت طراحی‌هایی سوق می‌دهد که فرصت‌های بهتری را ارائه می‌دهند.

این مسئله از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، زیرا تهیه برنامه‌های ژنتیکی در صورتی که آزمون و خطا تنها ابزار در دسترس باشد، تهیه این برنامه‌ها را تبدیل به کاری دشوار و زمان‌بر می‌کند.

«لئونارد» می‌گوید: برای مهندسی یک سلول، ابتدا یک عملکرد بیولوژیکی مورد نظر را در قطعه‌ای از DNA رمزگذاری می‌کنیم و سپس برنامه DNA به سلول انسان تحویل داده می‌شود تا عملکرد مطلوب آن را مانند فعال کردن یک ژن تنها در پاسخ به برخی از سیگنال‌ها در محیط سلول هدایت کند.

دانشمندان از یک جعبه ابزار قطعات ژنتیکی ساخته شده در آزمایشگاه «لئونارد» استفاده کردند. در نهایت مشاهده شد که طیف گسترده‌ای از برنامه‌های ژنتیکی که هر یک عملکردی را در سلول انسانی انجام می‌دهند، می‌تواند به گونه‌ای ساخته شود که هر برنامه مطابق پیش‌بینی کار کند. علاوه بر این، این طراحی‌ها در اولین بار کاملاً کارایی داشتند.

«لئونارد» توضیح داد: طبق تجربه من، هیچ کاری در این علم به این ترتیب عمل نمی‌کند. هیچ کاری با اولین امتحان جواب نمی‌دهد. ما قبل از اینکه هر طرح جدید ژنتیکی به دلخواه کار کند، معمولاً زمان زیادی را برای رفع اشکال و اصلاح هر طرح جدید ژنتیکی صرف می‌کنیم. اما حالا دیگر با آزمون و خطای زمان‌بر محدود نیستیم. در عوض می‌توانیم وقت خود را صرف ارزیابی ایده‌هایی کنیم که می‌توانند مفید باشند.

محققان اظهار داشتند که مدارهای ژنتیکی آنها که در این مطالعه توسعه یافته و پیاده سازی شده نسبت به نمونه‌های قبلی پیچیده‌تر هستند و سلول‌های مهندسی را برای انجام عملکردهای پیچیده‌تر و درمان‌های ایمن‌تر و موثرتر مجاب می‌کنند.

«لئونارد» می‌گوید: با این قابلیت جدید، ما گام بلندی در جهت مهندسی واقعی زیستی برداشته‌ایم.