رویکرد نوآورانه محققان: تلاش برای ساخت سلول‌های مصنوعی که مانند سلول‌‌های زنده عمل کنند

محققان با روش‌های نوآورانه‌ای در تلاش هستند سلول‌های مصنوعی بسازند. با این رویکرد فاصله بین سلول‌های زنده و سلول‌های مصنوعی کمتر می‌شود.

محققان مراحلی را برای دستکاری DNA و پروتئین‌ها (بلوک‌های سازنده ضروری حیات) طی کرده‌اند. هدف آنها ساخت سلول‌هایی شبیه سلول‌های بدن انسان است. این دستاورد می‌تواند نقطع عطفی در حوزه پزشکی و درمان ایجاد کند.

ساخت سلول‌های مصنوعی شبیه سلول‌های زنده بدن انسان

در مطالعه جدید منتشر شده در Nature Chemistry، «رونیت فریمن» محقق UNC-Chapel Hill و همکارانش مراحلی را برای برای دستکاری DNA و پروتئین‌ها طی کرده‌اند تا بتوانند سلول‌هایی شبیه سلول‌های بدن انسان ایجاد کنند.

رونیت فریمن که آزمایشگاهش در بخش علوم فیزیکی کاربردی دانشکده هنر و علوم UNC است، می‌گوید: «با این کشف، می‌توانیم با الیاف و بافت‌های مختلف، کاری کنیم که به تغییرات محیطی حساس باشند و به شیوه‌های دینامیکی رفتار کنند.»

سلول‌ها و بافت‌ها از پروتئین‌هایی ساخته شده‌اند که برای انجام وظایف و ساختن ساختارها نقش دارند. پروتئین‌ها برای تشکیل چارچوب یک سلول به نام اسکلت سلولی ضروری هستند. بدون آنها، سلول‌ها نمی‌توانند کار کنند. اسکلت سلولی به سلول‌ها اجازه می‌دهد که هم از نظر شکل و هم در پاسخ به محیط خود انعطاف‌پذیر باشند.

بدون استفاده از پروتئین‌های طبیعی، آزمایشگاه فریمن سلول‌هایی با اسکلت‌های سلولی کاربردی ساخت که می‌توانند شکل خود را تغییر دهند و به محیط اطراف خود واکنش نشان دهند. برای انجام این کار، آنها از فناوری پپتید DNA قابل برنامه‌ریزی جدید، استفاده کردند که پپتیدها، بلوک‌های سازنده پروتئین‌‌ها و مواد ژنتیکی تغییر کاربری داده شده را هدایت می‌کند تا با هم کار کنند تا یک اسکلت سلولی تشکیل دهند.

فریمن می گوید: «در واقع DNA به‌صورت معمول در اسکلت سلولی ظاهر نمی شود. ما توالی‌هایی از DNA را دوباره برنامه‌ریزی کردیم تا به عنوان یک ماده معماری عمل کند و پپتیدها را به هم متصل کند. زمانی که این ماده برنامه‌ریزی شده در قطره‌ای آب قرار گرفت، ساختارها شکل گرفتند.»

توانایی برنامه‌ریزی DNA به این روش به این معنی است که دانشمندان می‌توانند سلول‌هایی ایجاد کنند تا عملکردهای خاصی را انجام دهند و حتی واکنش سلول را به عوامل استرس‌زای خارجی تنظیم کنند. در حالی که سلول‌های زنده پیچیده‌تر از سلول‌های مصنوعی ساخته‌شده توسط آزمایشگاه فریمن هستند، اما غیرقابل پیش‌بینی‌تر هستند و در برابر محیط‌های متخاصم مانند دماهای شدید حساس‌تر هستند.

فریمن می‌گوید: «سلول‌های مصنوعی حتی در دمای 122 درجه فارنهایت پایدار بودند و امکان ساخت سلول‌هایی با قابلیت‌های خارق‌العاده را در محیط‌هایی که معمولاً برای زندگی انسان‌ها نامناسب هستند، باز می‌کند.»