ایجاد اولین باکتری ترا ریخته مهندسی ژنتیک که ژن ۶ حرفی دارد !

گزارش ساخت اولین باکتری ترا ریخته که ژنوم آن حاوی بلوک های سازنده DNA دست ساز مهندسی ژنتیک است. درهای ساخت ارگانیسم های سفارشی که در ساخت داروها و سایر محصولات جدید کاربرد دارند را گشوده است. الفبای DNA همه موجودات زنده از چهار حرف تشکیل شده است که دستورالعمل ها را برای پروتئین ها که بیشتر وظایف کلیدی درون سلول را انجام می دهند، رمزگشایی می کنند. اما گسترش این الفبا برای قرار دادن حروف مصنوعی، می تواند به ارگانیسم ها توانایی ساختن پروتئین های جدیدی را بدهد که پیش از این هرگز در طبیعت دیده نشده اند.
طبق گفته محققان، DNA های دست ساز مهندسی ژنتیک کاربردهای بسیار وسیعی دارند؛ از تولید داروهای جدید گرفته تا واکسن های پزشکی قانونی. فلوید روزمبرگ،بیولوژیست موسسه تحقیقاتی Scripps در فلوریدا و مدیر گروه تحقیقاتی گفت:

 آنچه ما انجام داده ایم،ذخیره موفقیت آمیز اطلاعات افزوده در DNA یک سلول زنده است.” هنوز مراحل زیادی پیش روی روزمبرگ و همکارانش باقی مانده است تا بتوانند از سلول ها پروتئین مصنوعی بسازند.

حروف DNA باکتری ترا ریخته

رشته زیست شناسی مصنوعی شامل سرهم کردن DNA ها برای تولید ارگانیسم هایی است که دارای عمکردهای بدیع و نو در پزشکی، انرژی و سایر حوزه ها هستند.الفبای DNA یا کد ژنتیکی از حرف یا پایه تشکیل شده است: آزنین، سیتوزین، گوانین، تایمین (A، T، G و C). آدنین با تایمین جفت می شود و گوانین با سیتوزین. RNA یک ماده ژنتیکی شبیه به DNA است، با این تفاوت که ستون فقرات شیمیایی آن متفاوت است و یوراسیل را جایگزین پایه تایمین کرده است.
موجودات زنده در طول چند مرحله DNA را به پروتئین ترجمه می کنند. نخست آنزیم ها DNA را در RNA رونویسی می کنند. سپس ساختارهایی که ریبوزوم نام دارند، RNA را به پروتئین ترجمه می کنند؛ که این پروتئین متشکل از رشته های مولکولی به نام اسید آمینه است. در نهایت، محققان به هدف تولید ارگانیسم هایی که پروتئین مصنوعی تولید می کنند، رسیدند. اما ابتدا باید نشان می دادند که DNA ای که حاوی حروف ساخته انسان است، می تواند در RNA رونویسی شود و این RNA می تواند به پروتئین ترجمه شود.در این تحقیق، روزمبرگ و تیم او یک جفت جدید ازحروف DNA ساختند که در طبیعت یافت نمی شود و این جفت را داخل باکتری اشریشیا کلی قرار دادند. قرار دادن DNA درون سلول ها آسان نیست، اما محققان اینکار را با استفاده از یک حامل انجام دادند؛ پروتئینی که مواد را به سرتاسر غشای سلولی منتقل می کند.
در داخل سلول، DNA دست ساز به پلاسمید که یک تکه مدور از DNA داخل باکتری است، پیوند خورد. به گفته محققان پلاسمیدها بدون پس زدن DNA خارجی و یا تاثیرگذاری روی رشد سلول، همانند سازی شدند.
حالا که این دانشمندان نشان داده اند که یک ارگانیسم می تواند حروف مصنوعی DNA را با ژنوم خود ترکیب کند، گام بعدی این است که نشان داده شود ارگانیسم می تواند این DNA را به پروتئین های جدید تبدیل کند؛ پروتئین هایی که می توانند در تولید داروهای بهتر مورد استفاده قرار بگیرند.

داروهای سفارشی مهندسی ژنتیک

طبق گفته های روزمبرگ، پروتئین باکتری ترا ریخته به یکی از مهمترین انواع دارو تبدیل شده است؛ زیرا سلول ها می توانند کار ساخت آن را انجام دهند و همچنین می توان از روش های زیست مولکولی برای تکامل پروتئین استفاده کرد تا خواص موردنظر را پیدا کند. اما پروتئین ها به ۲۰ بلوک سازنده به نام آمینه اسید، محدود هستند.
روزمبرگ گفت:

اگر از دید یک شیمی دان به این ماده نگاه کنید، آن را با ساختارهای بسیار متنوع داروهای ریز مولکولی که ترکیب می کنید، مقایسه خواهید کرد. ما امیدواریم که بتوانیم بهترین ویژگی های داروهای پروتئینی و ریز مولکولی را با هم ترکیب کنیم.

این محققان مهندسی ژنتیک راه را برای طراحی ارگانیسم ها و باکتری ترا ریخته با ژنوم های سفارشی که قادر به انجام کارهای مفیدی مثل تولید دارو هستند، هموار کرده اند. پیش از این محققان اولین “ارگانیسم های ترکیبی” – باکتری مصنوعی و مخمر- را ساخته بودند که در ژنوم شان توالی DNA دست ساز داشته اند.
این محققان در حال حاضر روی گسترش الفبای DNA سلول های مخمر کار می کنند و امیدوارند در نهایت بتوانند اینکار را بر روی سلول های پستانداران نیز انجام دهند؛ زیرا این سلول ها خواصی دارند که آنها را برای تولید داروهای پروتئینی برتر می سازد. طبق گفته های روزمبرگ گسترش الفبای ژنتیکی کل یک ارگانیسم چندسلولی مثل انسان با روش ساخت باکتری ترا ریخته امکان پذیر نیست زیرا حروف مصنوعی باید مستقیماً وارد تک تک سلول ها شوند !

منبع