۰ نفر
۲ خرداد ۱۳۸۹ - ۰۵:۱۹

10 سال تلاش از سوی20 دانشمند تراز اول و صرف 40 میلیون دلار بالاخره جواب داد و نخستین باکتری با کدهای ژنتیکی دست‌نوشته انسان پا به عرصه وجود گذاشت. کریگ ونتر و همکارانش توانسته‌اند کدهای ژنتیکی را با رایانه بنویسند، آن‌ها را به مولکول‌های شیمیایی ترجمه کنند و با تزریق آن‌ها به یک باکتری زنده، آن را وادار کنند تا طبق خواسته‌اش عمل کند. هرچند این سلول فقط نرم‌افزار مصنوعی دارد، اما گامی بلند در درک حیات و تولید حیات مصنوعی محسوب می‌شود.

محبوبه عمیدی: بیش از 15 سال است که کریگ ونتر، برای رسیدن به رؤیای فوق‌العاده‌ای تلاش می‌کند: پایه‌گذاری یک ژنوم از آغاز و حیات بخشیدن به آن. در حال حاضر او و گروه کاریش در انستیتو جی.کریگ ونتر، ادعا می‌کنند که رؤیای حیات بخشیدن به یک ژنوم سنتزی را به واقعیت بدل کرده‌اند.

او و همکارانش در گفتگو با نشریه ساینس به شرح مرحله‌ به ‌مرحله خلق این کروموزوم میکروبی و انتقال موفق آن به یک باکتری برای جایگزینی ژنوم سنتزی با دی.ان.ای طبیعی یک باکتری دیگر پرداخته‌اند. این سلول میکروبی تازه توانسته است با استفاده از ژنوم سنتزی خود به تکثیر بپردازد و مجموعه تازه‌ای از پروتئین‌ها را تولید کند.

مارک بیدو، فیلسوف و سردبیر نشریه Artificial Lifeمی‌گوید: «این موفقیت، بدون‌شک نقطه عطفی در تاریخ زیست‌‌‌‌شناسی و بیوتکنولوژی است». جف بروک، متخصص زیست‌شناسی مخمر از دانشکده پزشکی دانشگاه هاپکینز می‌گوید: «ما شاهد جهش بزرگی در زمینه نوظهور ژنوم سنتزی هستیم».

گران‌ترین باکتری روی زمین
می‌توان گفت ژنوم ترکیبی خلق‌شده توسط ونتر و همکارانش با نمونه‌های میکروبی موجود درطبیعت تقریبا یکسان است. اما دست‌یابی به این موفقیت تازه برای علم بسیار‌گران تمام شده است: 20 نفر برای بیش از یک‌دهه تلاش کرده‌اند و برآوردها نشان می‌دهند باید چیزی حدود 40 میلیون دلار هزینه شده باشد. علی‌رغم این تلاش 15 ساله و موفقیت‌های فعلی، خلق ژنومی کاملا سفارشی از میکروارگانیسم‌هایی که بتوانند به تهیه سوخت زیستی یا مواد دارویی بپردازند، انتقال موفق این ژنوم به بدنه یک باکتری ثانویه و آغاز حیات این ترکیب، هنوز امکان‌پذیر نیست. پل کیم، متخصص ژنتیک مولکولی از دانشگاه آریزونای شمالی می‌گوید: «مهندسان ژنتیک پیش از ترکیب، ایجاد سازگاری و طراحی کامل یک ترکیب ژنتیکی از آغاز، چالش‌های بزرگی پیش رو خواهند داشت».

باکتری تازه‌ای که توسط ونتر، کلاید هاچیسون و هامیلتون اسمیت (همکاران ونتر در JCVI) رونمایی شد، بخشی از پروژه‌ای است که توسط این گروه برای شناخت حداقل‌های مورد نیاز حیات میکروبی و امکان تغییر آن به یک میکروارگانیسم صنعتی سازگار با تولید ترکیبات مفید مورد نیاز بشر، طراحی شده است. سال 1995 / 1374 گروهی تحت نظارت این سه نفر موفق شد توالی 600هزار باز متعلق به کروموزوم باکتری مایکوپلاسماژنیتالیوم را که کوچک‌ترین ساختار ژنتیکی زنده است، تعیین کند. این باکتری حدود 500 ژن دارد و محققان به این نتیجه رسیدند که می‌شود صد عدد از این ژن‌ها را بدون هیچ اثر مخربی از ساختار ژنتیکی این باکتری حذف کرد.

اما تأیید این ژنوم حداقلی که توسط محققان پیشنهاد شده بود، به ساخت ژنوم کامل باکتری و انتقال آن به یک سلول گیرنده نیاز داشت، دو قدمی که به دلیل نبود فناوری ساخت و ترکیب کروموزوم کامل سال‌ها به طول انجامید. بالاخره در سال 2007 / 1386، ونتر، اسمیت و هاچیسون توانستند یک کروموزوم طبیعی را از یک گونه میکروبی به گونه‌ای دیگر انتقال دهند. یک‌سال بعد آنها موفق شدند کروموزمی سنتزی تهیه کنند که با ترکیب ژنتیکی مایکوپلاسماژنیتالیوم مطابق بود، اما نشانگرهایی روی آن تعبیه شده بودند که نشان می‌دادند این ترکیب مصنوعی است.

این باکتری به درد نمی‌خورد
ژنتیکترکیب دو قدم پیشین به دلیل سرعت پایین رشد و تکثیر میکروارگانیسم انتخاب شده، بسیار‌کند پیش می‌رفت. از این‌رو گروه در میانه راه تصمیم گرفت میکروارگانیسم مورد تحقیق را تغییر دهد. تعیین توالی 1 میلیون باز سویه مایکوپلاسمامیکوئیدس که سرعت رشد بالایی داشت، آغاز شد و گروه، یک کپی ژنتیکی از این کروموزم تهیه کرد. آن‌ها سال قبل موفق شده بودند با استخراج کروموزوم طبیعی مایکوپلاسمامیکوئیدس، آن‌را به یک مخمر منتقل کنند و پس از ایجاد تغییراتی، این کروموزوم را به سویه مشابه کاپریکولوم انتقال دهند. قدم بعدی اثبات این بود که دی.ان.ای باکتریایی تازه هم مانند نمونه طبیعی عمل می‌کند.

محققان ساخت کروموزم را به شرکت دیگری سپردند و توالی شامل بیش از 1000 تا 1080 باز تشکیل‌دهنده ژنوم کامل میکوئیدس را خریداری کردند. برای آسان‌تر شدن مرحله ترکیب، انتهای هر توالی 80 باز آلی وجود داشت که با بازهای مجاور هم‌پوشانی داشتند. به منظور این‌که ژنوم تازه از نمونه‌های طبیعی قابل‌تشخیص باشد، چهار توالی دی.ان.ای شامل بازهای کد شده با نشانی پست الکترونیک، نام بسیاری از افراد همکار این پروژه و بعضی نقل‌قول‌های مشهور به آن اضافه شدند.

استفاده از مخمر برای ترکیب بخش‌های گوناگون دی.ان.ای کمک کرد تا در مرحله اول 10هزار و در نهایت 100هزار باز به توالی اضافه شوند و کار به پایان برسد. با این وجود زمانی که گروه این ژنوم ترکیبی را به ماکوپلاسماکاپریکولوم انتقال داد، هیچ تغییری مشاهده نشد. یک اشتباه کوچک رخ داده بود و جای یک باز آلی در توالی درست نبود. این اشتباه کوچک باعث شد پروژه 3 ماه به تعویق بیفتد!

موفقیت تصادفی
پس از چندین ماه ناکامی، یکی از اعضای گروه در پایان هفته و کاملا اتفاقی، تجمعی از باکتری‌های آبی را مشاهده کرد که به سرعت داشتند تکثیر می‌شدند (آبی، رنگی بود که گروه به باکتری‌های دارای ژنوم تازه داده بود). دانیل گیبسون این موفقیت را به ونتر خبر داد. ونتر می‌گوید: «دوربینم را برداشتم و شروع به فیلم‌گرفتن کردم».

بررسی توالی ژنتیکی باکتری‌های آبی توسط گروه اثبات می‌کرد که ژنوم آنها سنتزی است. جالب است بدانید پروتئین‌های ساخته شده توسط گروه سنتزی بیشتر متعلق به سویه میکوئیدس بودند تا مایکوپلاسماکاپریکولوم و پرگنه میکروبی مانند نمونه‌های طبیعی میکوئیس شکل گرفته بودند. ونتر می‌گوید: «ما واقعا توانستیم ژنوم یک سلول را به دیگری انتقال دهیم».

آنتونی فورستر، زیست‌شناس مولکولی دانشگاه وندربیلت می‌گوید: «این یک پایان عالی برای یک پروژه فوق‌العاده است». با این حال او و همکارانش هنوز هم بر این‌که این پروژه با خلق حقیقی حیات از مواد مصنوعی فاصله دارد، تأکید دارند، چرا که ژنوم سنتزی به یک سلول زنده منتقل شده است.

محققان معتقدند استفاده از نتایج این تحقیق برای اهداف تروریستی در این مرحله بسیار ‌دشوار است. با این حال پل رابینو، انسان‌شناس دانشگاه کالیفرنیا-برکلی که در مورد زیست‌شناسی ترکیبی مطالعه می‌کند، می‌گوید: «بدون‌شک این پروژه، پندار اخلاقی را از نو شکل خواهد داد». کنت اووی، محقق اجتماعی ام.آی.تی در کمبریج می‌گوید: «در دراز مدت، نتایج این پروژه برای ساخت روزافزون ترکیبات ژنتیکی تازه به کار گرفته خواهد شد. ما داریم تیری را در تاریکی رها می‌ کنیم. نمی‌دانیم منافع و مخاطرات آن در دراز مدت چه خواهند بود».

اووی اضافه می‌کند: « هر قدر بیشتر به حیات مصنوعی نزدیک شویم، به مقررات سختگیرانه‌تری برای آن نیاز خواهیم داشت».

اکارد ویمر از دانشگاه استونی بروک، ایالت نیویورک که رهبری اولین گروه سازنده ویروس سنتزی را در سال 2002 بر عهده داشته است، می‌گوید: «متأسفانه همیشه امکان سوءاستفاده وجود دارد».

ونتر می‌گوید: «JCVI ثبت چندین اختراع مرتبط با این پروژه را تقاضا کرده است. آنها به شرکت Synthetic Genomics که متعلق به خود بنده است و بخش عمده‌ای از هزینه‌های این پروژه را فراهم کرده، واگذار خواهند شد». ETC Group که یکی از گروه‌های ناظر بر فناوری‌های تازه است، نسبت به انحصاری‌شدن این فناوری توسط سینتتیک ژنومیک هشدار داده، اما به نظر می‌رسد دیگران چندان نگران این انحصار نباشند. اووی می‌گوید: «بعید نیست سینتتیک ژنومیک به مایکروسافت زیست‌شناسی سنتزی در جهان تبدیل شود».

بوک می‌گوید: «مطمئنم که مخلوقات جالبی از آزمایشگاه‌های انستیتو ونتر پا بیرون خواهند گذاشت».

توضیح چند واژه:
سویه: بخشی از طبقه‌بندی میکروبی است. مثلا در مورد اشریشیاکلای که بیشتر برخورد داریم، از خانواده آنتروباکتریاسه، جنس اشریشیا و سویه اشریشیا کلای
مخمر: نوعی میکروارگانیسم هست، بخش بزرگی از تخمیر را گروه مخمرها به عهده دارند، مانند تولید انواع شورها و نان
پرگنه: کلمه‌ای جدید معادل کلونی میکروبی. گروهی از یک جنس که کنار هم شکل مشخصی رو تشکیل می دهند. در میکروبیولوژی این شکل تجمع نشاندهنده جنس است.
سنتزی: صناعی، مصنوعی، ساخته دست بشر
مایکوپلاسما ژنیتالیوم: سویه ای از مایکوپلاسما
مایکوپلاسما میکوئیدس: سویه ای از مایکوپلاسما با اثر بیماری زایی روی حیوانات اهلی
کاپریکولوم : یکی از سویه های مایکوپلاسما هست

کد خبر 63513

برچسب‌ها

نظر شما

شما در حال پاسخ به نظر «» هستید.
7 + 2 =

نظرات

  • نظرات منتشر شده: 1
  • نظرات در صف انتشار: 0
  • نظرات غیرقابل انتشار: 0
  • روژین IR ۰۷:۲۸ - ۱۳۸۹/۰۳/۰۲
    0 0
    خیلی جالب بود ممنون