سلول مصنوعی SpudCell چگونه مرز میان شیمی و زیستشناسی را تغییر میدهد؟
سلول مصنوعی SpudCell یکی از تازهترین تلاشهای دانشمندان برای بازسازی عملکردهای اصلی یک سلول زنده در آزمایشگاه است. پژوهشگران اعلام کردهاند این سامانه جدید میتواند مانند یک سلول طبیعی، مواد دریافت کند، رشد کند و تقسیم شود؛ قابلیتی که تاکنون یکی از دشوارترین اهداف در زیستشناسی مصنوعی بوده است. البته دانشمندان تأکید میکنند که SpudCell هنوز یک موجود زنده واقعی نیست، بلکه چارچوبی مهندسیشده برای تقلید برخی ویژگیهای سلولهای زنده است.
این پژوهش که هنوز داوری علمی نشده و بهصورت پیشچاپ منتشر شده است، توسط گروهی از پژوهشگران به سرپرستی University of Minnesota و با همکاری تیم تحقیقاتی L’Oréal انجام شده است. نتایج اولیه نشان میدهد این فناوری میتواند در آینده به ساخت کارخانههای میکروسکوپی برای تولید داروها، واکسنها و مواد شیمیایی کمک کند.
سلول مصنوعی SpudCell چیست و چگونه ساخته شده است؟
برای ساخت سلول مصنوعی SpudCell، دانشمندان مجموعهای از اجزای کاملاً تعریفشده شیمیایی را کنار هم قرار دادند. این سامانه شامل ۳۶ آنزیم خالصشده، یک غشای چربی و یک ژنوم کوچکشده است که حدود ۵۰ برابر کوچکتر از ژنوم یک سلول باکتریایی معمولی است.
ترکیب این اجزا باعث شد پژوهشگران سیستمی ایجاد کنند که بتواند چرخهای شبیه سلولهای زنده را در محیط آزمایشگاهی طی کند: دریافت مواد، رشد و سپس تقسیم.
نام SpudCell نیز به دلیل ظاهر این ساختار انتخاب شده است؛ زیرا در تصاویر میکروسکوپی شکلی شبیه سیبزمینی دارد. این نام همچنین اشارهای به ماهواره اسپوتنیک دارد که یکی از نخستین ساختههای بشر در حوزه فناوری فضایی بود.
تفاوت SpudCell با سلولهای زنده واقعی چیست؟
با وجود شباهتهای چشمگیر، سلول مصنوعی SpudCell هنوز یک سلول کامل و مستقل محسوب نمیشود. یکی از مهمترین محدودیتها این است که این سلول نمیتواند انرژی مورد نیاز خود را مانند سلولهای طبیعی تولید کند.
سلولهای زنده از ساختارهایی مانند میتوکندری برای تولید انرژی استفاده میکنند، اما SpudCell برای فعالیت خود به مواد خارجی مانند قندها، چربیها و آنزیمهایی نیاز دارد که باید از بیرون تأمین شوند.
همچنین این سلول مصنوعی توانایی ساخت ریبوزومهای خود را ندارد. ریبوزومها بخشهایی از سلول هستند که اطلاعات ژنتیکی را به پروتئینهای مورد نیاز تبدیل میکنند. بنابراین SpudCell هنوز برای انجام برخی فرآیندهای حیاتی به کمک بیرونی وابسته است.
چرا ساخت سلول مصنوعی SpudCell اهمیت دارد؟
یکی از مهمترین ویژگیهای این پژوهش، حرکت از روشهای سنتی به سمت «ساخت سلول از پایین به بالا» است. در گذشته دانشمندان بیشتر تلاش میکردند سلولهای موجود را سادهتر کنند؛ اما در این روش، اجزای سلول از مواد شیمیایی ساخته و سپس کنار هم قرار داده میشوند.
پژوهشگران معتقدند اگر این فناوری توسعه پیدا کند، میتوان سلولهایی طراحی کرد که برخلاف سلولهای طبیعی محدودیتهای زیستی کمتری داشته باشند.
سلولهای طبیعی گاهی در برابر تولید برخی مواد مقاومت میکنند، زیرا این مواد ممکن است برای خود سلول مضر باشند. اما یک سلول مصنوعی مهندسیشده میتواند بهگونهای طراحی شود که فقط برای تولید یک ماده خاص فعالیت کند.
کاربردهای آینده سلول مصنوعی SpudCell در پزشکی و صنعت
دانشمندان امیدوارند سلول مصنوعی SpudCell در آینده به یک پلتفرم تولیدی کوچک اما قدرتمند تبدیل شود.
یکی از کاربردهای احتمالی آن تولید داروهای پیشرفته، از جمله داروهای مبتنی بر RNA پیامرسان (mRNA) و پپتیدها است. این فناوری میتواند به تولید سریعتر و کمهزینهتر برخی ترکیبات پزشکی کمک کند.
همچنین پژوهشگران تصور میکنند این سلولها ممکن است مانند آزمایشگاههای کوچک قابل حمل عمل کنند؛ یعنی بتوان آنها را خشک، ذخیره و به مناطق مختلف منتقل کرد و سپس در محل برای تولید پروتئینها، واکسنها یا مواد شیمیایی فعال کرد.
چالشهای پیش روی فناوری سلول مصنوعی SpudCell
با وجود هیجان ایجادشده درباره این دستاورد، دانشمندان هشدار میدهند که این فناوری هنوز در مراحل ابتدایی قرار دارد.
برخی پژوهشگران معتقدند نتایج باید ابتدا در فرآیند داوری علمی بررسی شود تا میزان پایداری و تکرارپذیری آن مشخص شود. همچنین هنوز فاصله زیادی تا تبدیل SpudCell به یک ابزار صنعتی وجود دارد.
پژوهشگران تخمین میزنند که ممکن است چندین دهه زمان لازم باشد تا چنین فناوریهایی بتوانند در مقیاس بزرگ جایگزین برخی روشهای شیمیایی وابسته به نفت شوند.
آینده سلول مصنوعی SpudCell و زیستشناسی مهندسیشده
ساخت سلول مصنوعی SpudCell نشان میدهد دانشمندان بیش از گذشته به سمت طراحی سیستمهای زیستی مصنوعی حرکت میکنند؛ سیستمهایی که نه کاملاً زنده هستند و نه صرفاً مواد شیمیایی ساده.
این پژوهش همچنین اهمیت رشتهای به نام زیستفیزیک را برجسته میکند؛ حوزهای که بررسی میکند نیروهای فیزیکی و قوانین مهندسی چگونه بر رفتار موجودات زنده تأثیر میگذارند.
اگر تحقیقات آینده بتوانند محدودیتهای فعلی را برطرف کنند، سلولهای مصنوعی ممکن است به یکی از ابزارهای مهم بشر برای تولید دارو، کاهش وابستگی به مواد پتروشیمی و توسعه فناوریهای زیستی تبدیل شوند.
منبع
بیشتر بخوانید…
کشف یک سیستم پشتیبان پنهان در کلیه میتواند درمان بیماریهای کلیوی را متحول کند
