الخلايا الصنعيّة الأكثر واقعية حتى الآن

 تبدو هذه الخلايا المحاكية للخلايا الحيَّة شبيهة بها إلى حدٍّ ما تحت المجهر الضوئي؛ لكنَّها مُصنَّعة بالكامل من مواد صناعية.

على عكس الخلايا الحيَّة ذات الغشاء اللبيدي؛ يتكون غشاء الخلايا المحاكية من البلاستيك وبوليميرات الأكريليت.

احتوت الخلايا المحاكية على نوى أيضًا، وصُنِّعت عبر رقاقة من السيليكون تحتوي على قنوات مملوءة بسائل عملت على قذف قطيرات صغيرة من مواد خام ( DNA  ومعادن موجودة في التربة وجزيئات مفردة من الأكريليت).

عُرِّضَت القطيرات إلى الأشعة فوق البنفسجية ومواد كيميائية؛ حفَّزت تشكُّل غشاء مثقّب حول كل قطيرة؛ إضافة إلى ملاحظة تكثُّف للدنا والمعادن على شكل جل بملمس العدسة الناعم، لتتشكّل نسخة مشابهة للنواة.

من أهم مميزات الخلايا الحيَّة هي قدرتها على التواصل فيما بينها عن طريق الجزيئات الإشارية (معظمها بروتينية بوزن جزيئي كبير)، وأيضًا هذه الخلايا المحاكية تمكَّنت من التواصل فيما بينها عبر جزيئات صغيرة كالسكر وجزيئات الماء الأكسجيني.

لأجل بعض التجارب؛ صمَّم فريق البحث نوى محتوية على DNA مرمَّز لبروتين مفلور أخضر (GFP)، وأخرى محتوية على DNA يلتقط هذا البروتين المفلور؛ لتتشكل  خلايا منتجة لـ GFP وخلايا مستقبلة له على الترتيب.

بإضافة مزيج من الأنزيمات وبعض المواد الأخرى الضرورية لاصطناع البروتينات –كالريبوزومات- إلى السائل المحيط بهذه الخلايا، لوحظ دخول هذه الآلة الجزيئية عبر الغشاء المثقب إلى النواة؛ وقراءتها للمعلومات الجينية فيها وبدء اصطناع GFP في الخلايا المنتجة.

وعلى الجانب الآخر؛ حضنت الخلايا المنتجة مع الخلايا المستقبلة؛ فلوحظ تلوّن الخلايا المستقبلة التي جاورت المنتجة باللون الأخضر بعد ساعتين من الحضن؛ مما يدلُّ على التقاطها لإشارة GFP.

في تجربة مشابهة، صمّم الفريق خلايا تحرّر إشارات بروتينية مختلفة محفزة لاصطناع GFP في الخلايا المستقبلة، وتمكّنت هذه الخلايا من التواصل مع مجاوراتها وتحفيزها لاصطناع البروتينات.

وخلال التجربة، وضعت الخلايا المنتجة بكثافات مختلفة، فلم تستجب معظم الخلايا المستقبلة للإشارات إلا بعد وصول الكثافة الخلوية لعتبة معينة؛ لتعزز بذلك جانبًا آخر من التشابه ألا وهو خاصية استشعار النصاب quorum sensing؛ أي لم تستطع الخلايا التعبير عن GFP إلا بعد استقبالها لحدٍّ أدنى من البروتينات المفعّلة.

وبذلك تكون هذه الخلايا الصنعية المتفاعلة قادرة على تشكيل نسيج صنعيٍّ ومواد ذكيّة قادرة على استشعار البيئة المحيطة والتأقلم معها.

المصادر:

هنا?