گامی بزرگ در جهت ساخت اولین مخمر مصنوعی جهان برداشته شد

مجموعه: اخبار پزشکی

تاریخ انتشار : یکشنبه, 21 آبان 1402 12:56

به گزارش ایسنا به نقل از ساینس‌دیلی،  این پژوهش که در مجله Cell Genomics منتشر شده است، نشان دهنده تکمیل یکی از ۱۶ کروموزوم ژنوم مخمر توسط یک گروه بریتانیایی است که بخشی از بزرگترین پروژه زیست‌شناسی مصنوعی یعنی همکاری بین‌المللی ژنوم مخمر مصنوعی به حساب می‌آید.

این همکاری که با نام «Sc۲.۰» شناخته می‌شود یک پروژه ۱۵ ساله است که گروه‌هایی از سراسر جهان شامل بریتانیا، ایالات متحده، چین، سنگاپور، بریتانیا، فرانسه و استرالیا را در بر می‌گیرد و این کشورها با هم همکاری می‌کنند تا نسخه‌های مصنوعی همه کروموزوم‌های مخمر ساخته شود.

در کنار این مقاله، ۹ مقاله دیگر نیز از سایر تیم‌ها منتشر شده که کروموزوم‌های مصنوعی خود را توصیف کرده‌اند. انتظار می‌رود این پروژه که بزرگترین پروژه ژنوم مصنوعی تاکنون است، سال آینده تکمیل شده و به پایان برسد.

این اولین تلاش برای ساختن ژنوم مصنوعی یوکاریوت‌ها بود. یوکاریوت‌ها موجودات زنده با هسته مانند حیوانات، گیاهان و قارچ‌ها هستند.

مخمر، ارگانیسم منتخب برای این پروژه بود، زیرا دارای ژنوم نسبتا فشرده‌ای است و توانایی ذاتی برای متصل کردن بخش‌های دی‌ان‌ای را دارد که به محققان اجازه می‌دهد کروموزوم‌های مصنوعی در سلول‌های مخمر را بسازند.

انسان‌ها سابقه‌ای طولانی در استفاده از مخمر دارند و طی هزاران سال آن را برای پخت و پز استفاده کرده‌اند و به تازگی از آن برای تولید مواد شیمیایی و همچنین به عنوان نمونه‌ای برای بررسی نحوه عملکرد سلول‌های انسان استفاده می‌کنند. این رابطه به این معنی است که ما بیشتر از هر موجود زنده دیگری در مورد ژنتیک مخمر می‌دانیم. این عوامل باعث شد که مخمر گزینه‌ی مناسبی باشد.

گروه مستقر در بریتانیا، به رهبری دکتر بن بلونت(Ben Blount) از دانشگاه ناتینگهام و پروفسور تام الیس(Tom Ellis) در امپریال کالج لندن، اکنون تکمیل کروموزوم خود یعنی کروموزوم مصنوعی XI را گزارش کرده‌اند.

پروژه ساخت این کروموزوم، ۱۰ سال طول کشیده است و توالی دی‌ان‌ای ساخته شده از حدود ۶۶۰ هزار جفت باز تشکیل شده است که «حروف» کد دی‌ان‌ای را تشکیل می‌دهند.

این کروموزوم مصنوعی جایگزین یکی از کروموزوم‌های طبیعی یک سلول مخمر شده است و پس از یک فرآیند رفع اشکال پر زحمت، اکنون سلول توانسته تا مانند یک سلول طبیعی رشد کند. ژنوم مصنوعی نه تنها به دانشمندان در درک نحوه عملکرد ژنوم کمک می‌کند، بلکه کاربردهای زیادی نیز خواهد داشت.

ژنوم مصنوعی Sc۲.۰ به جای اینکه یک رونوشت مستقیم از ژنوم طبیعی باشد، با ویژگی‌های جدیدی طراحی شده است که به سلول‌ها توانایی‌های جدیدی می‌دهد که در طبیعت یافت نمی‌شوند.

یکی از این ویژگی‌ها به محققان اجازه می‌دهد تا سلول‌ها را مجبور کنند تا محتوای ژنی خود را تغییر دهند و میلیون‌ها نسخه مختلف از سلول‌ها را با ویژگی‌های متفاوت ایجاد کنند. سپس می‌توان موارد دارای خواص بهبود یافته را برای طیف گسترده‌ای از کاربردها در پزشکی، انرژی زیستی و بیوتکنولوژی انتخاب کرد.

این گروه همچنین نشان داده است که کروموزوم آنها می‌تواند به عنوان یک سیستم جدید برای مطالعه دی‌ان‌ای‌های حلقوی خارج کروموزومی(eccDNA) تغییر کاربری دهد.

دی‌ان‌ای‌های حلقوی خارج کروموزومی، حلقه‌های دی‌ان‌ای هستند که به صورت آزادانه شناور هستند و از ژنوم خارج شده‌اند. آنها به‌طور فزاینده‌ای به‌عنوان عوامل موثر در پیری و به‌ عنوان عامل مقاومت دارویی در بسیاری از سرطان‌ها، از جمله تومورهای مغزی گلیوبلاستوما شناخته می‌شوند.

دکتر بن بلونت، یکی از دانشمندان ارشد این پروژه، استادیار دانشکده علوم زیستی در دانشگاه ناتینگهام است. او می‌گوید: کروموزوم‌های مصنوعی به خودی خود دستاوردهای فنی عظیمی هستند، اما علاوه بر این طیف وسیعی از توانایی‌های جدید برای مطالعات زیست‌شناسی و کاربردهای آن فراهم می‌کنند. این می‌تواند از ایجاد سویه‌های میکروبی جدید تا درک و مبارزه با بیماری را شامل شود.

پروژه ژنوم مخمر مصنوعی نمونه فوق‌العاده‌ای از علم در مقیاس بزرگ است که توسط گروه بزرگی از محققان از سراسر جهان به دست آمده است.

پروفسور تام الیس از مرکز زیست شناسی مصنوعی و گروه مهندسی زیستی در امپریال کالج لندن، می‌گوید: با ساخت یک کروموزوم تلومر به تلومر و نشان دادن آن که می‌تواند به خوبی جایگزین یک کروموزوم طبیعی شود، گروه ما پایه‌های طراحی و ساخت کروموزوم‌های مصنوعی و حتی ژنوم موجودات پیچیده مانند گیاهان و حیوانات را بنا نهاد.