گامی بزرگ در جهت ساخت اولین مخمر مصنوعی جهان برداشته شد

به نقل از ساینس‌دیلی،  این پژوهش که در مجله Cell Genomics انتشار شده است، نشان دهنده تکمیل یکی از ۱۶ کروموزوم ژنوم مخمر توسط یک گروه بریتانیایی است که بخشی از بزرگترین پروژه زیست‌شناسی مصنوعی یعنی همکاری بین‌المللی ژنوم مخمر مصنوعی به حساب می‌آید.

این همکاری که با نام «Sc۲.۰» شناخته می‌بشود یک پروژه ۱۵ ساله است که گروه‌هایی از سراسر جهان شامل بریتانیا، ایالات متحده، چین، سنگاپور، بریتانیا، فرانسه و استرالیا را در بر می‌گیرد و این کشورها با هم همکاری می‌کنند تا نسخه‌های مصنوعی همه کروموزوم‌های مخمر ساخته بشود.

در کنار این مقاله، ۹ مقاله دیگر نیز از دیگر تیم‌ها انتشار شده که کروموزوم‌های مصنوعی خود را توصیف کرده‌اند. انتظار می‌رود این پروژه که بزرگترین پروژه ژنوم مصنوعی تا بحال است، سال آینده تکمیل شده و به آخر برسد.

این اولین تلاش برای ساختن ژنوم مصنوعی یوکاریوت‌ها می بود. یوکاریوت‌ها موجودات زنده با هسته همانند حیوانات، گیاهان و قارچ‌ها می باشند.

مخمر، ارگانیسم منتخب برای این پروژه می بود، چون دارای ژنوم نسبتا فشرده‌ای است و توانایی ذاتی برای متصل کردن قسمت‌های دی‌ان‌ای را دارد که به محققان اجازه می‌دهد کروموزوم‌های مصنوعی در سلول‌های مخمر را بسازند.

انسان‌ها سابقه‌ای طویل در منفعت گیری از مخمر دارند و طی هزاران سال آن را برای پخت و پز منفعت گیری کرده‌اند و به تازگی از آن برای تشکیل مواد شیمیایی و این چنین به گفتن مثالای برای بازدید نحوه کارکرد سلول‌های انسان منفعت گیری می‌کنند. این رابطه به این معنی است که ما زیاد تر از هر حاضر زنده فرد دیگر در رابطه ژنتیک مخمر می‌دانیم. این عوامل علتشد که مخمر گزینه‌ی مناسبی باشد.

گروه مستقر در بریتانیا، به رهبری دکتر بن بلونت(Ben Blount) از دانشگاه ناتینگهام و پروفسور تام الیس(Tom Ellis) در امپریال کالج لندن، اکنون تکمیل کروموزوم خود یعنی کروموزوم مصنوعی XI را گزارش کرده‌اند.

پروژه ساخت این کروموزوم، ۱۰ سال طول کشیده است و توالی دی‌ان‌ای ساخته شده از نزدیک به ۶۶۰ هزار جفت باز راه اندازی شده است که «حروف» کد دی‌ان‌ای را راه اندازی خواهند داد.

این کروموزوم مصنوعی جانشین یکی از کروموزوم‌های طبیعی یک سلول مخمر شده است و بعد از یک فرآیند از بین بردن اشکال پر زحمت، اکنون سلول توانسته تا همانند یک سلول طبیعی رشد کند. ژنوم مصنوعی نه تنها به دانشمندان در فهمیدن نحوه کارکرد ژنوم پشتیبانی می‌کند، بلکه کاربردهای بسیاری نیز خواهد داشت.

ژنوم مصنوعی Sc۲.۰ به جای این که یک رونوشت مستقیم از ژنوم طبیعی باشد، با ویژگی‌های جدیدی طراحی شده است که به سلول‌ها توانمندیهای جدیدی می‌دهد که در طبیعت یافت نمی‌شوند.

یکی از این ویژگی‌ها به محققان اجازه می‌دهد تا سلول‌ها را ناچار کنند تا محتوای ژنی خود را تحول دهند و میلیون‌ها نسخه گوناگون از سلول‌ها را با ویژگی‌های متفاوت تشکیل کنند. سپس می‌توان موارد دارای خواص بهبود یافته را برای طیف گسترده‌ای از کاربردها در پزشکی، انرژی زیستی و بیوتکنولوژی انتخاب کرد.

این گروه این چنین نشان داده است که کروموزوم آنها می‌تواند به گفتن یک سیستم تازه برای مطالعه دی‌ان‌ای‌های حلقوی خارج کروموزومی(eccDNA) تحول کاربری دهد.

دی‌ان‌ای‌های حلقوی خارج کروموزومی، حلقه‌های دی‌ان‌ای می باشند که به طور آزادانه شناور می باشند و از ژنوم خارج شده‌اند. آنها به‌طور فزاینده‌ای به‌گفتن عوامل موثر در پیری و به‌ گفتن عامل مقاومت دارویی در تعداد بسیاری از سرطان‌ها، از جمله تومورهای مغزی گلیوبلاستوما شناخته خواهد شد.

دکتر بن بلونت، یکی از دانشمندان ارشد این پروژه، استادیار دانشکده علوم زیستی در دانشگاه ناتینگهام است. او می‌گوید: کروموزوم‌های مصنوعی به خودی خود دستاوردهای فنی عظیمی می باشند، اما علاوه بر این طیف وسیعی از توانمندیهای تازه برای مطالعات زیست‌شناسی و کاربردهای آن فراهم می‌کنند. این می‌تواند از تشکیل سویه‌های میکروبی تازه تا فهمیدن و مبارزه با بیماری را شامل بشود.

پروژه ژنوم مخمر مصنوعی نمونه بسیار‌ای از علم در مقیاس بزرگ است که توسط گروه بزرگی از محققان از سراسر جهان به دست آمده است.

پروفسور تام الیس از مرکز زیست شناسی مصنوعی و گروه مهندسی زیستی در امپریال کالج لندن، می‌گوید: با ساخت یک کروموزوم تلومر به تلومر و نشان دادن آن که می‌تواند به خوبی جانشین یک کروموزوم طبیعی بشود، گروه ما پایه‌های طراحی و ساخت کروموزوم‌های مصنوعی و حتی ژنوم موجودات پیچیده همانند گیاهان و حیوانات را بنا نهاد.