سلولهای مصنوعی می‌توانند حس کنند و به محیط پاسخ دهند
دانشمندان کالج سلطنتی لندن سلولهای مصنوعی‌ای ساخته‌اند که با تقلید از سلولهای زیستی به تغییرات شیمیایی محیط اطرافشان پاسخ می‌دهند.
دانشمندان کالج سلطنتی لندن سلولهای مصنوعی‌ای ساخته‌اند که با تقلید از سلولهای زیستی به تغییرات شیمیایی محیط اطرافشان پاسخ می‌دهند.
این سلول‌ها می‌توانند برای حس تغییرات در بدن و آزاد کردن مواد دارویی، یا تشخیص و حذف مواد زائد محیط مورد استفاده قرار گیرند.
پاسخ به تغییرات شیمیایی یک عملکرد مهم سلولهای زیستی است. به عنوان مثال، سلول‌ها می‌توانند با ایجاد پروتئین‌های خاص، افزایش تولید انرژی یا از بین بردن خودشان به مواد شیمیایی پاسخ دهند. همچنین مواد شیمیایی برای برقراری ارتباط و ایجاد هماهنگی بین سلول‌ها و یا ارسال یک پیام مانند درد مورد استفاده قرار می‌گیرند.
با این حال، در سلولهای طبیعی، این پاسخ‌های شیمیایی می‌تواند شامل چند مرحله و بسیار پیچیده باشد. این مسئله باعث دشوار شدن مهندسی می‌شود، بعنوان مثال اگر محققان می‌خواستند سلولهای طبیعی‌ای بسازند که یک ماده مفید (مثلا یک دارو) تولید کند، بسیار دشوار بود.
درعوض محققان درحال ساخت سلولهای مصنوعی‌ای هستند که بصورت ساده‌تری پاسخ‌های شیمیایی را تقلید می‌کنند و مهندسی ساده‌تری دارند.
اکنون این تیم تحقیقاتی اولین سلول مصنوعی با قابلیت حس کردن و پاسخ دادن به یک نشانگر شیمیایی خارجی را ایجاد کرده‌اند. آنها سلولی ساخته‌اند که حضور یون‌های کلسیم را حس می‌کند و با نورانی شدن از طریق آزاد کردن ماده فلورسانس به آن پاسخ می‌دهد.
جیمز هندلی نویسنده اول مقاله از دپارتمان شیمی گفت: " این سامانه می‌تواند برای استفاده در زیست فناوری توسعه داده شود. بعنوان مثال ما می‌توانیم سلولهای مصنوعی‌ای بسازیم که نشانگرهای سرطان را تشخیص دهند و یک دارو درون بدن بسازند، یا سلولهای مصنوعی بسازیم که حضور فلزات سنگین در محیط را حس کنند و اقدام به زدودن آنها نمایند."
این تیم یک سلول مصنوعی ایجاد کرده است که سلولهای کوچک‌تر (وزیکول) درون خود دارد. غشای سلول از غشایی حاوی منافذی ساخته شده است که اجازه ورود یون‌های کلسیم را به درون سلول می‌دهد. یون‌های کلسیم درون سلول، آنزیم‌هایی را فعال می‌کنند که باعث آزاد شدن ماده فلورسانس از وزیکول‌ها می‌شود.
جیمز افزود: " زیست شناسی چنین تکامل یافته است که با استفاده از شبکه‌های سوخت و ساز و شبکه‌های تنظیم کننده، نیرومند شود. این می‌تواند ویرایش سلول‌ها را دشوار نماید، همانطور که مسیر‌های پاسخ شیمیایی بسیاری وجود دارند که کپی کردن و مهندسی آنها بسیار پیچیده است. ما به جای آنکه از مسیر پیچیده موجود در سلولهای طبیعی استفاده کنیم در سلولهای مصنوعی از یک مسیر جایگزین استفاده کرده‌ایم که کوتاه‌تر و کارامدتر است و منجر به نتیجه مشابهی می‌شود."
سامانه‌ای که محققان ایجاد کرده‌اند ساده‌تر است زیرا لازم نیست نگران چیزهای زیادی باشد که در اطراف سلولهای طبیعی وجود دارند -مانند مواد سمی حاصل از سوخت و ساز سلول. درون این سامانه، منافذ غشایی و آنزیم‌های فعال شده با کلسیم از نمونه‌های موجود در طبیعت وام گرفته شده‌اند -بعنوان مثال آنزیم این سلول مصنوعی از زهر زنبور گرفته شده است- اما این‌ها در محیط مشابهی در طبیعت یافت نخواهند شد.
محققان می گویند این قدرت استفاده از سلولهای مصنوعی برای ایجاد واکنش‌های شیمیایی است – آنها راحت تر می‌توانند عناصر مجزای موجود در طبیعت را ترکیب کنند و سپس می‌توانند یک عنصر خارجی را به یک سیستم بیولوژیکی موجود اضافه کنند.
پیشرفت‌های شیمی و نانوفناری می‌تواند به کمک این فناوری جدید بیاید تا بتوان سامانه‌هایی را ساخت که ایجاد و مهندسی آنها با زیست شناسی دشوار است.
منبع: science daily
نوشته های مرتبط