الرئيسية جزائر مجتمع مغاربي شرق أوسط افريقي دولي الاقتصاد تكنولوجيا معلوماتية علوم صحة ثقافة رياضة فرنسية
تصميم دائرة بيولوجية تُكافح السرطانAlgerian Reporters:تصميم دائرة بيولوجية تُكافح السرطان

تصميم دائرة بيولوجية تُكافح السرطان

تصميم

طور باحثون من جامعة "كاليفورنيا سان دييجو" الأمريكية طريقةً لإطالة عمر الدوائر البيولوجية الاصطناعية، يُمكن الاستفادة منها في إنتاج الأدوية، وتكسير المواد الكيميائية داخل الخلايا، أو حتى العمل كمستشعرات بيئية.

والدوائر البيولوجية الاصطناعية تُشبه تمامًا نظيرتها الإلكترونية، ولكن عوضًا عن استخدام السيليكون في صناعة الدوائر الإلكترونية، يستخدم العلماء أجزاءً بيولوجية من الخلايا الحية لصناعة تلك الدوائر البيولوجية، ما يجعلها متوافقة مع الجسم تمامًا.

إلا أن معظم الدوائر البيولوجية التي يُصممها الباحثون بهدف زراعتها في أوساط مليئة بالميكروبات تختفي وتتحلل تمامًا بعد مدة زمنية معينة -ما بين أيام إلى أسابيع- بسبب حدوث طفرات في الخلايا الحية تُدمر تلك الدوائر، وقد أظهر الباحثون أن بإمكانهم تمديد عمر نوع من تلك الدوائر لمدة أطول.

يقوم علماء البيولوجيا التخليقية بتصميم الدوائر الجينية الاصطناعية من أجل تسخير قوة الميكروبات في مجموعة متنوعة من التطبيقات، تتضمن الإنتاج الحيوي للمركبات القيمة، ومعالجة النفايات بطريقة غير ملوِّثة للبيئة، والتخلُّص من المواد الكيميائية السامة، أو حتى توصيل الأدوية المُصممة لمحاربة السرطان.

ويقول "جيف هاستي" -أستاذ الهندسة الحيوية والبيولوجيا في جماعة كاليفورنيا سان دييجو، ومؤلف الدراسة- لـ"للعلم": "إن أحد التحديات التي تحول دون إنتاج تلك الدوائر هي عمرها الافتراضي القصير جدًّا؛ إذ إن الدوائر الجينية مُصممة أصلًا عن طريق التعديلات الجينية، وبالتالي تحدث فيها مجموعة من الطفرات تجعلها تتوقف عن العمل بسرعة، وقد تمكَّن الفريق البحثي من مواجهة عدم استقرار الدوائر الجينية الاصطناعية داخل الخلايا، عبر تثبيط قدرتها على تطوير طفرة جينية".

في البداية، اختار العلماء -في الدراسة التي نشرتها دورية "ساينس" (Science)- نوعًا من الدوائر الجينية التي تُستخدم بكثافة في اختبارات تطوير أنواع جديدة من علاج السرطان. ثم اطَّلعوا على الدراسات السابقة الهادفة إلى إطالة عمر تلك الدائرة، في محاولة لتحسين قدرتها على البقاء لفترات أطول في الخلايا الحية.

لكن.. كيف تمكَّن العلماء من إطالة عمر تلك الدائرة الجينية؟ يقول "هاستي" إنهم استخدموا مفهومًا منبثقًا من لعبة أطفال شهيرة تُسمى "حجر- ورق- مقص"، وهي لعبة تعتمد على شخصين. تبدأ اللعبة بأن يعد الطرفان حتى ثلاثة، وينطق كلاهما اختياره، الذى يكون واحدًا من ثلاثة: إما حجرًا وإما ورقة وإما مقصًّا، مع تمثيل الشكل باليد "الحجر قبضة مضمومة، الورقة يد منبسطة، والمقص أصبعان يشكلان حرف V". يُحدد الاختيار الفائز؛ فالحجر يهزم المقص، والورق يهزم الحجر، والمقص يهزم الورق.

اعتمادًا على تلك اللعبة الشهيرة، قام العلماء بتصميم ثلاث سلالات من البكتيريا وفقًا للمبدأ "حجر-ورق-مقص". يُمكن لسلالة واحدة أن تقتل الثانية، ويمكن للثالثة أن تقتل الثانية. ثم قاموا بدمج تلك البكتيريا في دائرة بيولوجية اصطناعية، تجعلها تتكاثر بشكل دوري، فكل سلالة منها تقتل السلاسة التي قبلها، وكل سلالة تُجدد ما تليها، وبالتالي يستمر عمل الدائرة، وتقل مستويات التحلل، ما يجعلها أكثر استقرارًا.

لتبسيط الأمر، دعنا نُطلق على السلالات أرقام 1،2،3. تستطيع السلالة رقم 2 قتل السلالة رقم 1، أما السلالة رقم 3 فتقوم بقتل السلالة رقم 2، وفي الوقت نفسه، تدعم السلالة رقم 1، فتتكاثر رقم واحد، لتقضي عليها رقم اثنين، والتى يُقضى عليها من قِبَل رقم 3، التي تدعم في الآن ذاته رقم واحد. وهكذا دواليك، فيما يُعرف باسم "دورة التدمير الذاتي".

تُسهم تلك العملية في القضاء على الطفرات التى تجعل البكتيريا المصنوعة منها الدوائر الجينية تتحلل وسط المحيط الحيوي. فبمجرد أن تبدأ البكتيريا في التحلل، تُسهم تلك العملية في القضاء عليها، لتحل محلها بكتيريا جديدة، تتضاعف وتنتشر وتقوم بتنفيذ الغرض منها، حتى تتفكك وتتحلل، فتحل محلها بكتيريا جديدة، وهكذا.

يضيف "هاستي" أن "تلك الطريقة -التي استمر العمل عليها ثلاث سنوات كاملة- يُمكن أن تُستخدم في زراعة دوائر بيولوجية داخل الخلايا السرطانية، بهدف إنتاج مركبات ذات سُمِّيَّة عالية للأورام، مع الاحتفاظ بميزة الاستقرار الوراثي الطويل، إذ يُمكن لتلك الدوائر البيولوجية الحفاظ على نفسها -نظريًّا- إلى أجل غير مسمى".

لم يختبر الباحثون تلك الدائرة في الحيوانات؛ فهي تعمل فقط ضمن الظروف المعملية، لكنهم يأملون اختبار دائرتهم على الفئران خلال العام الحالي، تمهيدًا لنقل التجربة إلى الرئيسيات خلال السنوات القليلة القادمة، وفق "هاستي".

القراءة من المصدر

الاشتراك في الخدمة البريدية اليومية

اخر الاخبار في بريدك الالكتروني كل يوم

إقرأ أيضا