علماء يبتكرون طريقة جديدة لإنشاء كروموسومات صناعية بشرية

طوّر علماء أمريكيون طريقة جديدة لإنشاء كروموسومات صناعية بشرية (HACs) يمكن أن تحدث ثورة في العلاج الجيني وتطبيقات التكنولوجيا الحيوية الأخرى.

وتصف الدراسة، التي نشرتها مجلة (Science)، اسلوبًا طوروا من خلاله (HACs) من نسخة واحدة، متجاوزًا عقبة شائعة أعاقت التقدم في هذا المجال لعقود من الزمن.

تركيبات اصطناعية

أوضح موقع (Study Finds)، في تقرير نشره، أمس الثلاثاء 26 مارس 2024، أن فريقًا من علماء كلية بيرلمان للطب بجامعة بنسلفانيا طوروا كروموسومات اصطناعية عبارة عن هياكل مصنوعة في المختبر مصممة لتقليد وظيفة الكروموسومات الطبيعية، وهي حزم الحمض النووي المعبأة الموجودة في خلايا البشر والكائنات الحية الأخرى.

وأضاف ان هذه التركيبات الاصطناعية يمكن أن تعمل كمركبات لتوصيل الجينات العلاجية أو كأدوات لدراسة بيولوجيا الكروموسوم، لاقتًا إلى أن المحاولات السابقة لتطوير مراكز HAC لم تنجح لأن أجزاء الحمض النووي المستخدمة في بنائها ترتبط معًا بطرق غير متوقعة، وتشكل سلاسل طويلة متشابكة بتسلسلات مُعاد ترتيبها.

ولاختبار فكرتهم، لجأ العلماء إلى “الخميرة” لأنها عامل مجرب وحقيقي في علم الأحياء الجزيئي، واستخدموا تقنية تسمى استنساخ إعادة التركيب المرتبط بالتحول (TAR) لتجميع بنية DNA ضخمة تبلغ 750 كيلوبيز في خلايا الخميرة. وهي كمية أكبر بنحو 25 مرة من التركيبات المستخدمة في الدراسات السابقة.

نتائج مذهلة

أفاد الموقع بأن التحدي كان يتمثل في إيصال هذه الحمولة الضخمة إلى الخلايا البشرية، ونجح الفريق في ذلك بدمج خلايا الخميرة المُهندَسة مع خط خلايا بشرية، ومن اللافت للنظر أن نهج الاندماج هذا أثبت أنه أكثر كفاءة من الطريقة التقليدية لنقل الحمض النووي العاري مباشرة إلى الخلايا.

وأوضح أن النتائج كانت مذهلة، فتشكلت مراكز HACs المهندسة بنجاح وبكفاءة أعلى بكثير مقارنة بالطرق القياسية، وكانت هذه الكروموسومات المصممة قادرة على التكاثر والفصل بشكل صحيح أثناء انقسام الخلايا، وهو مطلب أساسي لاستقرارها ووظائفها على المدى الطويل.

طريقة ذكية

قال الموقع إن الباحثين ابتكروا طريقة ذكية لتصور مراكز HAC في حالتها الأصلية غير المضغوطة، ومن خلال تحليل الخلايا واستخدام تقنية خاصة للطرد المركزي، تمكنوا من عزل HACs عن بقية الحمض النووي الخلوي، ما سمح بالتأكد من أن مراكز HAC حافظت على حالة النسخة الواحدة والهيكل الدائري، دون أي عمليات غير مرغوب فيها.

وأضاف أن الآثار المترتبة على هذا الاكتشاف بعيدة المدى، ويمكن أن تؤدي إلى تفاعلات مناعية وتنطوي على خطر إدخال الحمض النووي الفيروسي الضار في الجينوم المضيف، وتوفر الكروموسومات الاصطناعية أيضًا ميزة القدرة على حمل حمولات جينية أكبر بكثير، ما يسمح بالتعبير عن شبكات الجينات بأكملها أو آلات البروتين المعقدة.