مهندسی ژنتیک

در چند قدمی بازنویسی کامل رمز ژنتیک

پژوهشگران دانشگاه هاروارد فقط با 57 رمز (کد) موفق به ساخت ژنوم باکتری اِشرشیا کلی شدند. الگوی رمزگذاری پروتئین‌ها در این ژنوم باکتریایی کاملا متفاوت است. تا همین چندی پیش، دستکاری ژنتیک تا به این حد غیرممکن به نظر می‌رسید، اما مهندسی ژنتیک در مرحله‌ای قرار دارد که قادر است در چنین مقیاس عمیقی دست ببرد و حتی رمز ژنتیک موجودات زنده را بازنویسی کند.

کد خبر: ۹۴۴۳۷۶

در حالت عادی، 64 رمز ژنتیک وجود دارد. هر رمز شامل زنجیره‌ای از کلمات سه حرفی متشکل از بازهای نوکلئوتیدی به نام‌های آدنین (A)، تیمین (T)، سیتوزین (C) و گوانین (G) است که قرارگیری هر سه نمونه این بازها در کنار هم، آمینواسید خاصی را رمزگذاری می‌کند. این تعداد رمز ژنتیک خیلی بیشتر از مقدار مورد نیاز برای کدگذاری 20 آمینواسید موجود در طبیعت است. برای مثال، رمزهای CCC و CCG، دو کد رمزگذاری برای تولید آمینواسید پرولین هستند؛ یعنی دو رمز ژنتیک فقط برای تولید یک آمینواسید. از این رو، پژوهشگران به فکر افتادند،‌ شاید بتوان رمزهای ژنتیک زائد را ـ که تولید اسید آمینه خاصی را کد نمی‌کنند ـ بدون این که به خود سلول آسیب برسد، حذف کرد و از رمزهای حذف شده برای انجام اعمال دیگری نظیر رمزگذاری آمینواسیدهای مصنوعی بهره برد. برای مثال، ژنی که رمز CCC را به پروتئین پرولین تبدیل می‌کند،‌ حذف و فقط رمز ژنتیک CCG باقی بماند و رمز CCC برای رمزگذاری پروتئین دیگری استفاده شود.

بر همین اساس، پژوهشگران هاروارد 7 رمز از مجموع 64 رمز ژنتیک باکتری اِشرشیا کلی را حذف کردند و از رمزهای حدف شده برای رمزگذاری 4 آمینواسید مصنوعی کمک گرفتند. سپس ژنوم ویرایش شده را به 87 قسمت تقسیم کردند. ‌اکنون، 55 قسمت از این ژنوم ویرایش شده روی باکتری اِشرشیا کلی مورد آزمایش قرار گرفته است. آزمایش جداگانه هر یک از این قسمت‌ها به پژوهشگران امکان می‌دهد، تغییرات ژنتیک آسیب‌رسان به سلول را راحت‌تر شناسایی کنند. در حال حاضر، حدود 63 درصد تغییرات ژنتیک اعمال شده مورد آزمایش قرار گرفته و فقط تعداد کمی مشکل‌ساز شناخته شده‌اند. آزمایش بقیه قسمت‌ها نیز ادامه دارد.

ساخت این ژنوم مصنوعی ـ که حاصل 62 هزار تغییر ژنتیک است ـ‌ تا چند سال دیگر به پایان می‌رسد. به گفته پژوهشگران، سلول‌ حامل این ژنوم بازنویسی شده در تحقیقات آزمایشگاهی و مصارف صنعتی کاربرد خواهد داشت. این قبیل سلول‌ها در ردیف سلول‌های زیست مهندسی شده ضدویروس دسته‌بندی می‌شوند و بویژه نسبت به ویروس‌هایی که رآکتورهای زیستی را از کار می‌اندازند مقاوم هستند. اگرچه پژوهشگران هاروارد تا این مرحله به موفقیت چشمگیری دست یافته‌اند، احتمال می‌رود برخی پروتئین‌های مصنوعی که کدگذاری اشرشیا کلی را تغییر می‌دهند سمی باشند. نگرانی‌های متعددی نیز پیرامون مهندسی سلول‌های ضدویروس مطرح شده است. عده‌ای از پژوهشگران معتقدند چنانچه این قبیل سلول‌های مهندسی شده به طبیعت یا بدن انسان راه پیدا کنند، زیان‌آور خواهند بود، اما این که خطرزایی سلول‌های مهندسی شده دقیقا چقدر باید جدی گرفته شود، هنوز محل مناقشه است.