يمكن للخلايا الاصطناعية المصنوعة من خلال الجمع بين مكونات بكتيريا الميكوبلازما مع جينوم مركب كيميائيًا أن تنمو وتنقسم إلى خلايا ذات شكل وحجم موحدين، تمامًا مثل معظم الخلايا البكتيرية الطبيعية.
في عام 2016، أعلن باحثون بقيادة كريج فنتر في معهد جيه كريج فينتر في سان دييغو، كاليفورنيا، أنهم قد صنعوا خلايا اصطناعية “صغيرة”.
احتوى الجينوم في كل خلية على 473 جينًا رئيسيًا يعتقد أنها ضرورية للحياة.
سميت الخلايا بـ JCVI-syn3.0 نسبة إلى المعهد وكانت قادرة على النمو والانقسام على أجار لإنتاج مجموعات من الخلايا تسمى المستعمرات.
ولكن عند الفحص الدقيق للخلايا الاصطناعية المنقسمة في ذلك الوقت، لاحظ فينتر وزملاؤه أنهم لم ينقسموا بشكل موحد ومتساوٍ لإنتاج خلايا ابنة متطابقة كما تفعل معظم البكتيريا الطبيعية.
وبدلاً من ذلك، كانوا ينتجون خلايا ابنة ذات أشكال وأحجام غريبة.
تقول إليزابيث ستريشالسكي من المعهد الوطني الأمريكي للمعايير والتكنولوجيا:
“لقد تخلص [مبتكرو JCVI-syn3.0] من جميع أجزاء الجينوم التي اعتقدوا أنها ليست ضرورية للنمو”.
لكن تبين أن تعريفهم لما هو ضروري للنمو هو ما هو مطلوب لإنشاء مستعمرات جميلة تنمو على صفيحة أجار، كما تقول، بدلاً من ما هو مطلوب لإنتاج خلايا تنقسم بطريقة موحدة ونابضة بالحياة.
من خلال إعادة إدخال جينات مختلفة في هذه الخلايا البكتيرية الاصطناعية ثم مراقبة كيفية تأثير الإضافات على نمو الخلايا تحت المجهر،
تمكنت Strychalski وفريقها من تحديد سبع جينات إضافية مطلوبة لجعل الخلايا تنقسم بشكل موحد.
مقالات شبيهة:
ابتكار خلايا صناعية قادرة على الانقسام من تلقاء نفسها
عندما أضاف الباحثون هذه الجينات السبعة إلى JCVI-syn3.0 لإنتاج خلية اصطناعية جديدة، وجدوا أن هذا كان كافياً لاستعادة الانقسام الطبيعي والموحد للخلايا ونموها.
وجدت Strychalski وزملاؤها أنه بينما كان من المعروف بالفعل أن اثنين من الجينات السبعة متورطان في انقسام الخلايا،
فإن خمسة منها كانت في السابق بدون وظيفة معروفة، وتقول أن ذلك كان مفاجئًا.
يقول جيمس بيليتيير من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وهو مؤلف مشارك في الدراسة:
“كانت تلك الجينات الخمسة خارج نطاق ما كنا نعرفه”.
يقول:”تحتوي الخلية الصغيرة على العديد من الجينات ذات الوظيفة غير المعروفة،
والتي على الرغم من جهلنا لما تفعله، فهي ضرورية للخلية لتعيش – لذا فهذه منطقة مثيرة للبحث في المستقبل”.
يقول درو إندي Drew Endy من جامعة ستانفورد بكاليفورنيا:
“[هذا البحث] مهم جدًا لفهم كيفية عمل الحياة وما هي الجينات اللازمة لتشغيل الخلايا بشكل موثوق”.
تقول كيت أدامالا من جامعة مينيسوتا في مينيابوليس:
“تساعدنا الأبحاث الأساسية حول الخلايا الدنيا على فهم مبادئ ظواهر الحياة والتاريخ التطوري للحياة”.
وذلك لأن الحد الأدنى للخلية هو تناظرية جيدة لآخر سلف مشترك عالمي لجميع أشكال الحياة على الأرض.
كما تقول إن الاكتشاف الجديد “يقربنا من هندسة خلايا حية محددة تمامًا ومفهومة ويمكن التحكم فيها”.
“تعد الخلايا التركيبية، الخالية من تعقيد أنظمة الحياة الطبيعية، أداة لكل من البحث الأساسي والتكنولوجيا الحيوية.”
يقول Jef Boeke من جامعة نيويورك:
“التطبيقات المحتملة هائلة، في الزراعة والتغذية والطب الحيوي والمعالجة البيئية”.
“القدرة على تصحيح وتنقيح الكود البيولوجي هي خطوة حاسمة للوصول إلى هناك.”