روشی جدید برای انتقال ژن به باکتری پرکاربرد مهندسی ژنتیک

به گزارش قائم آنلاین، اساس و پایه اغلب روش‌های انتقال ژن باکتری‌ها براساس مشاهدات دانشمند معروف، مندل و در سال ۱۹۷۰ انجام گرفته است. انتقال ژن‌های خاص به پیکره باکتری‌ها به «ترانسفورماسیون» معروف است و یکی از پراستفاده‌ترین روش‌ها برای انجام آن در سال‌های گذشته، روش شوک گرمایی (انجماد و ذوب) بوده است. ولی به‌طورکلی، این روش از بازده پایینی برخوردار است. علاوه بر این برای انجام ترانسفورماسیون در اغلب باکتری‌ها و مخمرها قابل استفاده نیست. بر همین اساس از روش‌های دیگری نظیر تفنگ ژنی و روش شوک الکتریکی نیز استفاده می‌شود.

اما به گفته پژوهشگران، روش‌های فوق نیز به دلیل نیاز به برخی مواد ازجمله نانوذرات طلا و همچنین ابزارهای اختصاصی و فراهم نبودن این امکانات در بسیاری از آزمایشگاه‌ها، مقرون‌به‌صرفه نیستند و به همین دلیل، پژوهشگران همواره به دنبال روش‌های ارزان‌تر و سریع‌تر برای انتقال ژن به سلول‌های دارای دیواره ازجمله سلول‌های باکتری، مخمر و سلول‌های گیاهی بوده‌اند. امروزه پیشرفت در علوم مواد منجر به طراحی موادی در ابعاد نانو شده است که با برطرف کردن بسیاری از مشکلات و محدودیت‌های موجود در این زمینه می‌توانند پیشرفتی شگرف در عرصه بیوتکنولوژی را به وجود آورند.

در همین خصوص، دو تن از پژوهشگران کشور از دانشگاه آزاد اسلامی واحد اردبیل تحقیقی را انجام داده‌اند که در آن انتقال ژن به یک باکتری مهم با استفاده از نانولوله‌های کربنی انجام شده است.

این پژوهشگران، نانولوله‌های موسوم به PEI را از طریق برهمکنش بین گروه‌های آمین موجود در ماده PEI یا پلی‌اتیلن ایمین با گروه‌های کربوکسیل ساخته یا آن‌گونه که متخصصان علوم نانو می‌گویند، «سنتز» کردند. سپس طی فرایندهای خاص، DNA موردنظر خود را با این نانولوله‌ها پیوند داده و آن‌ها را برای ترانسفورماسیون باکتری معروف E. coli مورد استفاده قرار دادند.

این دانشمندان سپس با استفاده از روش‌های مختلف، میزان موفقیت در ترانسفورماسیون را بررسی کرده و همچنین میزان سمیت این نانولوله‌ها را سنجیدند.

نتایج این بررسی‌ها نشان داد که نانولوله‌های کربنی فوق که از نوع کاتیونی هستند، توانایی بالایی در انتقال ژن به باکتری E. coli دارند و این کار را به‌خوبی انجام می‌دهند.

به گفته هاشم یعقوبی، محقق گروه زیست‌شناسی دانشگاه آزاد اسلامی واحد اردبیل و همکارش، «نانولوله‌های کربنی کاتیونی از قابلیت بالایی برای محافظت از DNA در برابر آسیب‌های ناشی از آنزیم‌های برشی برخوردار هستند. در تحقیق ما مشخص شد که ماده ژنتیکی مورد نظر با موفقیت توسط نانولوله‌های PEI به سلول‌های باکتری E. coli انتقال یافته‌اند».

آن‌ها معتقدند: «در این مطالعه، اگرچه با افزایش غلظت نانولوله‌های کربنی کاتیونی و همچنین مدت‌زمان تیمار این نانوذرات با باکتری E. coli، میزان سمیت نیز افزایش یافت، ولی با توجه به تحقیقات گذشته میزان سمیت این نانوذرات در غلظت‌های استفاده‌شده در مقایسه با خود پلیمر PEI بسیار کم است».

این یافته‌ها که گام مؤثری در جهت بهبود روش‌های مهندسی ژنتیک هستند، در فصل‌نامه «پژوهش‌های آسیب‌شناسی زیستی» متعلق به دانشگاه تربیت مدرس منتشر شده‌اند.