طور مهندسو البيولوجيا في جامعة رايس مجموعة أدوات جديدة لبناء دوائر استشعار وتفاعل مخصصة داخل الخلايا البشرية. تمثل الورقة البحثية المنشورة في مجلة ساينس هنا اختراقًا كبيرًا في مجال البيولوجيا التركيبية، والذي يمكن أن يُحدث ثورة في علاج الأمراض المعقدة مثل أمراض المناعة الذاتية والسرطان.
يعتمد النهج الجديد لتصميم الدوائر الخلوية الاصطناعية على الفسفرة - وهي عملية طبيعية تستخدمها الخلايا للاستجابة لبيئتها، وتتميز بإضافة مجموعة فوسفات إلى بروتين. تشارك الفسفرة في مجموعة واسعة من وظائف الخلايا، بما في ذلك تحويل الإشارات الخارجية إلى استجابات داخل خلوية - مثل الحركة، أو إفراز مادة، أو الاستجابة لمسبب مرض، أو التعبير عن جين.
في الكائنات متعددة الخلايا، غالبًا ما تتضمن الإشارات القائمة على الفسفرة تأثيرًا متتاليًا متعدد الخطوات، مثل سقوط أحجار الدومينو. ركزت المحاولات السابقة للاستفادة من هذه الآلية للأغراض العلاجية في الخلايا البشرية على إعادة تصميم المسارات الحالية الموجودة. ومع ذلك، فإن تعقيد المسارات يجعل من الصعب التعامل معها، مما يحد من تطبيقاتها بشكل كبير حتى الآن.
بفضل الاكتشافات الجديدة من باحثي رايس، قد تشهد الابتكارات القائمة على الفسفرة في تقنية "الخلية الذكية" انتعاشًا كبيرًا في السنوات القادمة. تم تمكين هذا الاختراق من خلال تغيير في المنظور:
الفسفرة هي عملية متسلسلة تتكشف كسلسلة من الدورات المترابطة التي تؤدي من مدخلات الخلية (أي شيء تجده الخلية أو تدركه في بيئتها) إلى مخرجاتها (ما تفعله الخلية استجابة لذلك). ما أدركته - وحاولت إثباته - هو أن كل دورة في سلسلة يمكن التعامل معها كوحدة أساسية، وأن هذه الوحدات يمكن ربطها معًا بطرق جديدة لبناء مسارات جديدة تمامًا تربط مدخلات ومخرجات الخلية.
قال كالب باشور، الأستاذ المساعد في هندسة البيولوجيا والعلوم البيولوجية والمؤلف المراسل للدراسة: "هذا يوسع نطاق تطوير دوائر الإشارات بشكل كبير". "اتضح أن دورات الفسفرة ليست مترابطة فحسب، بل يمكن ربطها ببعضها البعض - وهذا شيء لم نكن متأكدين من إمكانية تحقيقه بهذا القدر من التعقيد من قبل."
رصيد
صورة لجيف فيتلوجامعة رايس
