پژوهشگران با بهره‌گیری از گیرنده‌های synNotch توانستند نوعی سلول مصنوعی بسازند که با کنترل بیان cadherin، سایر سلول‌ها را به سمت ایجاد ساختار دلخواه خود سوق می‌دهد. این پژوهش کاربرد تاثیرگذاری از زیست‌شناسی مصنوعی را در زیست شناسی تکاملی نمایان می‌کند.
چگونه ساختارهای بیولوژیک پیچیده همچون مغز،قلب و سایر اندام‌ها از یک تخم لقاح یافته نشات میگیرند؟ این سوال مهم بشریت عامل محرکه ایجاد رشته‌ای به نام زیست‌شناسی تکاملی است.
گرچه این فرایند تکوین بسیار گیج‌کننده و پیچیده است، اما محققان دانشگاه UCSF ادعا می‌کنند که بخش اول این کد را که باعث تکامل جنین می‌شود، رمزگشایی کرده‌اند. آن‌ها با استفاده از یک سلول “رئیس”، توانستند سایر سلول‌های جداگانه را وادار به سازماندهی خودبه‌خودی برای تشکیل ساختارهای چندلایه بکنند. و در بسیاری از موارد مشاهده شد که این ساختار ها بسیار شبیه به بافت‌ها در مراحل ابتدایی تکامل جنین انسان هستند.
کلید اصلی برای رسیدن به این موفقیت به‌کاربردن ساختارهای پیام‌رسان مصنوعی بود، به نام گیرنده‌های synNotch بود. این گیرنده مانند یک مولکول میانی سازمان‌دهنده عمل می‌کند و بدینوسیله به سلول‌های رئیس اجازه می‌دهد تا بتوانند سایر سلول‌ها را کنترل کنند.
برای مثال، پژوهشگران چندین گروه سلول‌های همسایه را برای بیان مولکول‌های اتصالی تسمه مانند به نام cadherin و همچنین پروتئین فلوئور سنت GFP مهندسی کردند. سپس با فرستادن پیام‌های مشخصی توسط سلول‌های synNotch، سایر سلول‌ها را وادار به تغییر رنگ و ایجاد ساختار چندلایه شبیه به میکروارگانیسم خاص یا باف جنین کردند.
نتایج این مطالعه که در مجله معتبر science چاپ شده‌است، می‌تواند کاربردهای مختلفی در زیست‌شناسی تکاملی داشته‌باشد. برای ایجاد ارگان و اندام‌های مختلف بدن یا برای ترمیم زخم‌ها.
گرچه امروزه صحبت بسیاری راجع به بیوپرنترهای سه بعدی می شود اما واقعیت این است که در زیست شناسی یک بافت به این طریق ساخته نمی‌شود. اگر زیست‌شناسان بتوانند به درستی سلول‌ها را برنامه‌ریزی کنند، خود سلول‌ها می‌توانند به تنهایی بار دقت در جزئیات میکروسکوپی را به دوش بکشند. درست همانند چیزی که در این پژوهش اتفاق افتاد. به این طریق که تنها روی هم ریختن تعدادی سلول مهندسی‌شده به صورت خودکار منجر به ایجاد ساختار یک بافت کامل شد.
با وجود اینکه تکنیک synNotch هنوز در مراحل ابتدایی قرار دارد، اما این پژوهشگران توانستند که به وسیله آن‌ها ساختارهای بسیار مهم و پیچیده ای را مهندسی کنند. ازجمله ایجاد سلول‌هایی با ویژگی قطبیت. این ویژگی قابلیتی است که به سلول ها توانایی تمایز چپ از راست، بالا از پایین و پشت از رو را می دهد که درنهایت منجر به ساخت ارگانیسم های پیچیده ای چون انسان می‌شود و در موجودات ابتدایی تر وجود ندارد.
با به کاربردن انواع مختلف cadherin ها، این تیم تحقیقاتی توانست سلول‌ها را متقاعد کند که به بخش های سری، یا دمی تقسیم شوند و یا چهار بازوی محوری بسازند، که قابلیت خارق‌العاده‌ای برای یک سیستم مهندسی‌شده خودکار است.
☑ لینک خبر
☑ عضویت در زیست فن پزشکی مولکولی
☑ عضویت در کانال زیست فن
