ما هو “سبودسيل”؟ يمكن القول إن أعظم إنجاز في الهندسة الحيوية حتى الآن

تم إعلان “SpudCell” من قبل مبتكريها على أنها تقدم كبير في البيولوجيا التركيبية. بعض هذه الضجة لها ما يبررها – نعم، إنها خلية، ولكن ربما ليس ما يمكن أن نطلق عليه خلية حية. لديه 36 جينا تسمح له بنسخ الحمض النووي والتكاثر بطريقة بدائية، لكنه يحتاج إلى الكثير من المساعدة الخارجية ويفشل بعد خمسة انقسامات أو نحو ذلك. ومع ذلك، فإن هذا أكثر بكثير مما حققه أي فريق آخر، لذلك يمكن القول إنه أعظم إنجاز في الهندسة الحيوية حتى الآن.

يقوم الفريق الآن، الذي أنشأته كيت أدامالا في جامعة ميسوري وزملاؤها، بجعل مشروع SpudCell مفتوح المصدر بحيث يمكن تطويره بشكل أكبر وحتى جعله قادرًا على التقسيم إلى أجل غير مسمى. إليك ما تحتاج إلى معرفته:

ما هو SpudCell؟

إنها خطوة نحو خلق الحد الأدنى من أشكال الحياة التي يتم فهم وظائفها بالكامل. وشملت المحاولات السابقة حذف الجينات من الخلايا البكتيرية التي تكون جينوماتها صغيرة في البداية. على سبيل المثال، في عام 2016، تم تجريد بكتيريا تحتوي على 901 جينًا، بحيث أصبح لديها 493 جينًا فقط. قام فريق أدامالا بالعكس، حيث بدأ بـ 36 جينًا فقط. هذه تأتي في الغالب من الإشريكية القولونية البكتيريا ولكن هناك أيضًا بعضها من فيروسات العاثيات التي تصيب البكتيريا وواحد من البروتين الفلوري من قنديل البحر للمساعدة في جعل الخلايا مرئية.

إذن، هل هو شكل من أشكال الحياة؟

لا، يمكنها القيام ببعض الأشياء التي تقوم بها الخلايا الحية، مثل تكرار جيناتها والانقسام، لكنها لا تقوم بها بشكل جيد، وتحتاج إلى الكثير من المساعدة الخارجية فقط للقيام بها بشكل سيئ. على سبيل المثال، أثبت الباحثون التطور بمعنى أنه عندما أدخلوا طفرة مفيدة، كان أداء تلك الخلايا أفضل. ولكن كان لا بد من إدخال الطفرة عمدا، بدلا من أن تحدث بشكل عفوي. يقول أدامالا: «أعتقد أنني سأكون راضيًا بتسميتها حية إذا كانت تتكاثر إلى ما لا نهاية، وإذا كانت قادرة على التطور الدارويني».

هل يمكن أن نسميها خلية اصطناعية إذن؟

ذلك يعتمد على كيفية تعريف الأشياء. إنها خلية اصطناعية بمعنى أنها تم تجميعها في المختبر وتقوم ببعض الأشياء التي تقوم بها الخلية. ولكن تم تجميعها باستخدام أجزاء من الخلايا الموجودة – بشكل رئيسي تلك الجينات الـ 36 – بدلاً من إنشائها بالكامل من الصفر. يمكن اعتباره مجردًا للغاية الإشريكية القولونية مع بعض الإضافات من الفيروسات والبكتيريا وقناديل البحر الأخرى.

كيف تم تجميعها؟

قام الباحثون بهندسة الجينات الـ 36 في سبع قطع دائرية من الحمض النووي. لقد صنعوا الكثير من النسخ منها ووضعوها في محلول يحتوي على جميع الأشياء الأخرى التي تحتاجها الخلايا، مثل اللبنات الأساسية للحمض النووي والبروتينات، والجزيئات الدهنية التي تشكل فقاعات تشبه الخلايا تلقائيًا. انتهت بعض هذه الفقاعات بالأجزاء السبعة من الجينوم.

يتم بعد ذلك إبقاء الخلايا على قيد الحياة بواسطة اثنين من الجينات التي تشفر البروتينات التي تشكل المسام في الغشاء، مما يسمح لبعض الجزيئات الصغيرة بالدخول. يتم توفير الجزيئات الأكبر حجمًا على شكل فقاعات صغيرة تندمج مع الخلايا. لذا يتم تزويد الخلية بكل العناصر الأساسية للحياة، لأنها لا تستطيع تكوين أي منها بنفسها.

كيف تنقسم الخلايا؟

أضاف الفريق بروتينات كبيرة إلى المحلول الذي يرتبط بإحدى المسام البروتينية التي تبرز من الغشاء. يقول أدامالا إن هذه تتدافع على الفضاء وتتسبب في انحناء الغشاء، مما قد يؤدي إلى تبرعم جزء من خلية SpudCell وتشكيل فقاعة منفصلة خاصة بها. إنه ليس تقسيمًا متساويًا إلى قسمين، والخلايا الناتجة لديها اختيار عشوائي للأجزاء الدائرية من الحمض النووي، لذلك يفتقر الكثير منها إلى المجموعات الكاملة من الجينات.

لماذا لا نضع جميع الجينات على قطعة واحدة من الحمض النووي؟

يقول أدامالا إن هذا سيكون أفضل لضمان حصول الخلايا الوليدة على جميع الجينات، ولكن من الصعب جدًا العمل مع مثل هذه القطع الكبيرة من الحمض النووي. “بمجرد أن يكون لدينا الجينوم الذي نسعد به، فمن المؤكد أنه يجب أن يكون كبيرًا واحدًا [piece]”.

لماذا تتوقف الخلايا عن فعل أي شيء بعد حوالي خمس جولات من الانقسام؟

لا يعرف الفريق ذلك على وجه اليقين، لكن الخلايا غير قادرة على صنع مصانعها الخاصة لصنع البروتين، أو الريبوسومات. يجب أن يتم تزويدهم بها. “نحن نتوقع أن يكون ذلك بسبب فشل الريبوسومات [that the cells stop dividing]”يقول أدامالا. لذلك بمجرد أن تتمكن الخلايا من صنع الريبوسومات الخاصة بها، فإنها قد تكون قادرة على الاستمرار في الانقسام إلى أجل غير مسمى. “أعتقد أن هذا يمكن تحقيقه في وقت قريب جدًا.”

كل هذا مثير للإعجاب للغاية، ولكن لماذا إنشاء SpudCell في المقام الأول؟

يقول أدامالا: “نريد أن نكون قادرين على تصنيع جميع البتروكيماويات باستخدام بيولوجيا حية، حتى نتمكن من الابتعاد عن النفط بشكل أساسي لتحقيق جميع الفوائد المناخية والمجتمعية”. تقريبا جميع المواد الكيميائية التي نعتمد عليها، من البلاستيك إلى المبيدات الحشرية، مشتقة من النفط والغاز. وتقول إن العديد من هذه المواد الكيميائية سامة، وتقتل الخلايا الطبيعية التي تصنعها. ولكن يمكن تصميم الخلايا الاصطناعية لتحملها.

هل يمكن أن يكون خطيرًا على الإطلاق؟

لا، إنه وحش فرانكشتاين طريح الفراش ويجب إطعامه بالملعقة. ليس هناك خطر من أن يكون الأمر مسعورا. وحتى لو كان من الممكن إعادة الحياة بالكامل، فمن غير المرجح أن تكون قادرة على البقاء خارج المختبر أو المصنع. البكتيريا الموجودة تشكل تهديدا أكبر بكثير.