ارتباط سلول ها

گروهی از محققان در امپریال کالج لندن انگلیس میکروماشین‌هایی ساخته‌اند که سیگنال‌های شیمیایی خارجی را از طریق فعالسازی یک مسیر سیگنالدهی مصنوعی حس می‌ کنند و به آنها پاسخ می‌دهند.  واکنش به تغییرات شیمیایی عملکرد حیاتی سلول‌های بیولوژیکی است. برای مثال، سلول‌ها می‌توانند با ساختن پروتئین‌های خاص، تقویت ِ تولید انرژی یا خودتخریبی، به مواد شیمیایی واکنش نشان دهند. همچنین سلول‌ها از مواد شیمیایی استفاده می‌کنند تا با یکدیگر ارتباط برقرار کرده و یک واکنش را هماهنگ‌سازی نمایند یا سیگنالی مثل یک تکانه درد را ارسال کنند.

هرچند، در سلول‌های طبیعی، این واکنش‌های شیمیایی می‌تواند بسیار پیچیده و شامل چند مرحله باشد. این کار باعث می‌شود که سودمند کردن سلول‌های طبیعی، مثل یک مولکول دارویی کار دشواری برای محققان باشد. جیمز هیندلی، اولین نویسنده‌ی مطالعه گفت: «این سیستم‌ها در بیوتکنولوژی قابل توسعه هستند. برای مثال، می‌توانیم تصور کنیم که سلول‌های ِ مصنوعی را ساخته‌ایم که می‌توانند نشانگرهای سرطان را حس کنند و یک دارو را درون بدن سنتز کنند یا سلول‌های مصنوعی ِ که می‌توانند فلزات سنگین و خطرناک را در محیط زیست و اسفنج‌های انتخابی آزاد سازند تا آنها را تمیز کنند».

سلول‌های مصنوعی که توسط هیندلی و همکارانش ساخته شده‌اند دارای سلول‌های کوچکتری درونشان هستند (وزیکول‌ها). لبۀ سلول از یک غشاء حاوی منافذ تشکیل شده که یون‌های کلسیم را قادر می‌سازد تا وارد آن شوند. درون سلول، یون‌های کلسیم آنزیم‌هایی را فعالسازی می‌کنند که به وزیکول‌ها اجازۀ آزادسازی ذرات شفاف را می‌دهند. یک آنزیم که با کلسیم فعالسازی شده غشای یک وزیکول را تغییر می‌دهد و باعث آزادسازی ذرات فلورسنت از طریق کانال پروتئین می‌شود.

هیندلی گفت: «یک نسخه‌ی کوتاه شده از یک مسیر را با استفاده از سلول‌های مصنوعی و عناصری از سیستم‌های طبیعی مختلف در طبیعت ساختیم تا یک مسیر کوتاه‌تر و کارآمدتر را ایجاد کنیم که همان نتایج را ارائه دهد». این سیستم ساده‌تر است، زیرا به خیلی از چیزهایی که سلول‌ها در سیستم‌های طبیعی نیاز دارند، احتیاجی ندارد – مثل محصولات فرعی که برای سلول سمی هستند.

درون سلول، منافذ غشایی و آنزیم‌های فعال شده توسط کلسیم از سیستم‌های بیولوژیکی موجود ناشی می‌شوند – مثلأ آنزیمی که از زهر زنبور گرفته شده است – اما آنها در همان محیط یکسان در طبیعت یافت نمی‌شوند. این نقطه قوت استفاده از سلول‌های مصنوعی برای ایجاد واکنش‌های شیمیایی است – آنها راحت‌تر می‌توانند عناصرِ یافت شده در طبیعت را با هم مخلوط کنند تا اینکه یک عنصر خارجی را در یک سیستم بیولوژیکی موجود اضافه کنند.

پروفسور اوسکار سس، نویسنده ارشد مطالعه گفت: «محققان می‌توانند عناصر را از سراسر طبیعت بگیرند تا مسیرهای شیمیایی جدیدی که با اهداف خاصی طراحی شده‌اند را ایجاد نمایند. سیستم الگوی ما به آسانی تنظیم می‌شود و برای تست سریع هر ترکیب جدیدی از عناصر بکار می‌رود». یافته‌های این تحقیق در مجله Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده است.

مرجع