ابداع سلول‌های مصنوعی که مثل سلول‌های واقعی واکنش نشان می‌دهند

به گزارش قائم آنلاین، به نقل از ساینس الرت، محققان یک نوع از سلول‌های مصنوعی را ساخته‌اند که دقیقا مانند سلول‌های واقعی می‌توانند به نیروهای شیمیایی خارجی پاسخ دهند. این ابداع هیجان انگیز می‌تواند ما را به استفاده از ساختارهای بیولوژیکی مصنوعی در شرایط دنیای واقعی مانند تحویل داروها به صورت هدفمند یا تمیز کردن آلودگی‌ها نزدیک کند.

دانشمندان در این مطالعه موفق شده‌اند کاری کنند تا سلول‌های مصنوعی هنگام تشخیص کلسیم در محیط اطراف خود با فلوئورسنس بدرخشند.

این یک مهارت اساسی برای سلول‌های بیولوژیکی است که از سیگنالینگ کلسیم برای برقراری ارتباط استفاده می‌کنند و اگر می‌خواهیم سلول‌های مصنوعی تولید کنیم که بتوانیم آنها را برنامه‌ریزی و دستکاری کنیم، این مطالعه یک قدم مهم برای ما است.

“جیمز هیندلی” زیست شناس شیمیایی از کالج سلطنتی لندن می‌گوید: این سیستم‌ها می‌توانند برای استفاده در سراسر زیست فناوری تولید شوند. به عنوان مثال ما می‌توانیم سلول‌های مصنوعی ایجاد کنیم که بتوانند نشانگرهای سرطان را حس کنند و یک دارو را در بدن آزاد کنند یا سلول‌های مصنوعی که می‌توانند فلزات سنگین خطرناک را در محیط حس کنند و اسفنج‌های انتخابی را برای پاکسازی آنها آزاد کنند.

هیندلی و همکارانش برای ایجاد واکنش مورد نظر، سلولی ساختند که از محفظه‌های کوچکتری به نام “وزیکل”(vesicle) ساخته شده است. در لبه سلول یک غشای لیپیدی حاوی منافذی وجود دارد که اجازه ورود کلسیم را می‌دهد و یون‌های کلسیم سپس آنزیم‌ها را داخل وزیکل‌ها فعال می‌کنند و اثر فلوئورسنس را تولید می‌کنند.

اگرچه این به طور کامل با فعل و انفعالات بیوشیمیایی پیچیده‌ای که در طبیعت می‌بینیم مطابقت ندارد، اما پتانسیل سلول‌های مصنوعی و روش‌های ساخت آنها را برای ارائه به هدف مشخص نشان می‌دهد و شاید حتی مواردی که سلول‌های طبیعی قادر به پوشش آن نیستند.

هیندلی می‌گوید: زیست شناسی با استفاده از شبکه‌های پیچیده متابولیکی و نظارتی تکامل یافته است. باز هم ویرایش سلول‌ها دشوار است، زیرا بسیاری از مسیرهای واکنش شیمیایی موجود برای کپی یا مهندسی بسیار پیچیده هستند. در عوض ما یک نسخه کوتاه از مسیری را که در طبیعت یافت می‌شود با استفاده از سلول‌های مصنوعی و عناصر سیستم‌های مختلف طبیعی ایجاد کردیم تا مسیری کوتاه‌تر و کارآمدتر ایجاد شود که همان نتایج را تولید کند.

ساده کردن مسیر سلولی علاوه بر آسانتر کردن کار با این سلول‌ها، مزایای دیگری نیز دارد. بدین معنی که بسیاری از جنبه‌های آلوده کننده طبیعت از جمله محصولاتی که ممکن است برای سلامتی سلول سمی باشند، لازم نیست که مورد آزمایش قرار گیرند.

محققان می‌گویند با انتخاب عناصر درست از طبیعت، قادر به تولید چیزهای جدیدی هستیم که در هنگام ویرایش سلول‌های موجود امکانپذیر نیست. آنزیم موجود در سلول مصنوعی که توسط کلسیم فعال می‌شود از سم زنبور عسل به دست آمده است.

اکنون زمان هیجان انگیزی برای این زمینه است، چرا که در اوایل سال جاری میلادی شاهد بودیم دانشمندان سلول‌های مصنوعی را قادر ساختند با استفاده از یک غشای مخصوص، از طریق فتوسنتز انرژی خود را تولید کنند. این ممکن است در نهایت منجر به توسعه سلول‌هایی شود که بتوانند خود را به صورت پایدار حفظ کنند.

ما همچنین اخیرا سلول‌های مصنوعی را دیده‌ایم که به اندازه کافی باهوش هستند و سلول‌های واقعی را فریب می‌دهند و فکر می‌کنند این سلول‌ها، واقعی هستند. چیزی که اگر دانشمندان بخواهند قادر به توسعه سیستم‌هایی باشند که سلول‌های مصنوعی و سلول‌های طبیعی با هم هماهنگ باشند، ضروری خواهد بود.

طبق گفته تیم محققان کالج سلطنتی لندن، این سیستم ساده شده می‌تواند برای اهداف و مقاصد مختلفی استفاده شود.

یکی از محققان این مطالعه می‌گوید: سهولت استفاده از سیستم ما بدان معنی است که محققان می‌توانند عناصر مختلفی از طبیعت را به وجود آورند تا مسیرهای شیمیایی جدیدی را طراحی کنند که با هدف‌های خاص طراحی شده باشند. سیستم ما می‌تواند برای آزمایش سریع هر ترکیب جدید از عناصر مورد استفاده محققان مورد استفاده قرار گیرد.