اخبار علمی، مطالب
کنترل انتقال ژن از راه دور
توانایی تعبیه کردن ژنهای مطلوب در سلولهای حیوانی یا انسانی، اساس تحقیقات علوم زیستی نوین و کاربردهای گسترده زیست پزشکی است. روش‌هایی که تا کنون بدین منظور به کار گرفته شدهاند عمدتاً غیر اختصاصی بوده و به همین دلیل دانشمندان را در تشخیص و کنترل سلول هایی که دریافت کننده یک ژن هستند با مشکلات فراوانی مواجه میسازد. به منظور انتقال ژن، ژنهای هدف اغلب در “ناقلین ویروسی” بسته بندی میشوند؛ در این ویروسها بخشی از ماده ژنتیکی با سایر ژنها جایگزین شده است.
هنگامی که محققان، این ناقلین ویروسی را به سلولها میافزایند ناقل ها، ژنها را به درون سلولها وارد میکنند. این یک اصل اساسی در پشت پرده واکسنهای کنونی SARS-CoV-2 مانند واکسنهای آسترازنکا یا جانسون & جانسون است اما با این حال نیز کنترل اینکه ژنهای هدف به کدام سلولها وارد میشوند دشوار و حتی غیر ممکن است؛ زیرا ناقلین ویروسی تمایل دارند به صورت غیر اختصاصی به تمام سلولهای یک نوع خاص از سلول متصل شوند.
تیمی از محققان Cluster of Excellence CIBSS، مرکز مطالعات یکپارچه سیگنالینگ بیولوژیکی در دانشگاه فرایبورگ، به رهبری دکتر ماکسیمیلیان هورنر (Maximilian Hörner)، پروفسور ولفگانگ شامل (Wolfgang Schamel) و پروفسور ویلفرد وبر(Wilfried Weber)، فناوری جدیدی را ارائه داده اند که آنها را قادر میسازد تا ژنهای هدف را به شیوهای کنترل شده بیان نموده و در نتیجه فرآیندها را در سلولهای منتخب کنترل کنند. محققان نتایج خود را در Science Advances منتشر نموده اند.
تغییر در یک ناقل ویروسی
در روش جدید، محققان فرایبورگ اطلاعات ژنتیکی را با کنترل از راه دور که قابل مشاهده میباشد معرفی کرده اند در نتیجه تنها سلولهایی که با نور قرمز روشن میشوند ژنهای مورد نظر را دریافت کرده اند. بدین منظور، دانشمندان نوعی ناقل ویروسی به نام ناقل AAV را اصلاح نمودند که اکنون در مرحله استفاده بالینی میباشد.
هورنر در این باره بیان میکند: «ما توانایی ناقل ویروسی را در اتصال به سلولها از بین بردیم که یک گام اساسی قبل از بیان ماده ژنتیکی است.»
جهت فعال کردن این کنترل از راه دور توسط نور، محققان یک سیستم گیرنده نوری قرمز از گیاه Arabidopsis thaliana گرفته اند. این سیستم از دو پروتئین به نام PhyB و PIF تشکیل شده است که به محض روشن شدن PhyB با نور قرمز به یکدیگر متصل می شوند از این رو تیم فرایبورگ، پروتئین PIF را روی سطح ناقلین ویروسی قرار داده و پروتئین دیگر PhyB را طوری اصلاح کردند که بتواند به سلولهای انسانی متصل شوند. هنگامی که این ناقل اصلاح شده تحت عنوان Opto AAV در یک کشت سلولی همراه با پروتئین متصل به سلول قرار می گیرد، پروتئین به تمام سلول ها اتصال مییابد. هورنر در ادامه توضیح می‌دهد: «اگر سلول منتخب اکنون با نور قرمز روشن گردد، وکتور اصلاح شده می‌تواند به این سلول اتصال یافته و ژنهای هدف را به سلول روشن شده بیان کند.»
یک ویژگی کلیدی از تحقیقات سیگنال بیولوژیکی
این رویکرد جدید به محققان اجازه می دهد تا ژنهای هدف را به سلولهای مورد نظر در کشت بافت وارد نمایند. دانشمندان همچنین موفق شدند تا کشت بافت را به طور متوالی در قسمتهای مختلف روشن کنند، بنابراین امکان بیان هدفمند ژنهای مختلف درون سلولهای متفاوت در یک کشت را فراهم کردند.
اکنون با استفاده از این تکنیک میتوان فرآیندهای مورد نظر را در سلولهای مجزا کنترل نمود. مسئله فوق، برای درک بیشتر اینکه چگونه یک سلول منفرد با سلولهای محیط خود جهت کنترل رشد یا بازسازی یک اندام ارتباط برقرار میکند ضروری است. وی اذعان دارد: «از آنجا که چنین ناقلین ویروسی به طور گسترده‌تری در زمینه درمانی مورد استفاده قرار می‌گیرند، ما تصور می‌کنیم فناوری جدید این پتانسیل را دارد که اطمینان بیشتری از کاربردهای زیست پزشکی ارائه دهد.»
Cluster of Excellence CIBSS مرکز پژوهشهای سیگنالینگ بیولوژیکی یکپارچه
محققان در Cluster of Excellence CIBSS ،مرکز مطالعات سیگنالینگ بیولوژیکی یکپارچه، از دانشگاه فرایبورگ در حال بررسی فرآیندهای ارتباطی اساسی هستند که حیات چند سلولی را در انسان، حیوانات و گیاهان مشخص میسازد. بدین سان، آنها جهت توسعه ابزارهای مولکولی مناسب، روش‌های متفاوت زیست شناسی مصنوعی و شیمیایی تا کنترل دقیق فرآیندهای سیگنال دهی را به کار گرفتهاند تا به درک بالاتر و یکپارچه‌تری از فرآیندهای سیگنال دهی بیولوژیکی دست یابند. در این مسیر، محققان به دنبال توسعه استراتژی‌های ایمونوتراپی برای درمان سرطان یا تولید محصولات حفاظت شده و… هستند.
خلاصه:
محققان، فناوری جدیدی را جهت القای هدفمندتر ژن به درون سلولهای منفرد توسعه داده اند.
مترجم:نگارالسادات موسوی
