في خطوة علمية مثيرة... علماء بريطانيون يبتكرون خلايا صناعية «حية»

تؤدي نفس الوظائف الرئيسية للخلية الطبيعية

اتخذ الباحثون في جامعة بريستول في المملكة المتحدة خطوة كبيرة إلى الأمام في مجال البيولوجيا التركيبية من خلال تصميم نظام يؤدي العديد من الوظائف الرئيسية للخلية الحية، بما في ذلك توليد الطاقة والتعبير عن الجينات. حتى أن خليتهم الصناعية قد تحولت من شكل كروي إلى شكل يشبه الأميبا أكثر طبيعية خلال الـ 48 ساعة الأولى من «الحياة»، ما يشير إلى أن خيوط الهيكل الخلوي البدائية كانت تعمل (أو كما وصفها الباحثون كانت ديناميكية من الناحية الهيكلية على نطاقات زمنية ممتدة)، وذلك وفق ما نشر موقع «ساينس إليرت» العلمي المتخصص، نقلا عن مجلة Nature.
إن بناء شيء يقترب مما قد نعتقد أنه حي ليس بالسير في المتنزه، ليس أقله بفضل حقيقة أن أبسط الكائنات الحية تعتمد على عمليات كيميائية حيوية لا حصر لها تتضمن آليات معقدة بشكل منحني للعقل لتنمو وتتكاثر؛ فقد ركز العلماء سابقًا على جعل الخلايا الصناعية تؤدي وظيفة واحدة، مثل التعبير الجيني أو تحفيز الإنزيم أو نشاط الريبوزيم.
وإذا اكتشف العلماء سر بناء وبرمجة خلايا صناعية قادرة على محاكاة الحياة عن كثب، فقد يخلق ذلك ثروة من الاحتمالات في كل شيء من التصنيع إلى الطب.
وبينما تركز بعض الجهود الهندسية على إعادة تصميم المخططات نفسها، يبحث البعض الآخر عن طرق لتقليل الخلايا الموجودة إلى قصاصات يمكن إعادة بنائها بعد ذلك إلى شيء جديد نسبيًا.
ولإجراء هذا العمل الفذ الأخير في الهندسة الحيوية، استخدم الباحثون مستعمرتين بكتيريتين (Escherichia coli و Pseudomonas aeruginosa) لأجزاء. فقد تم خلط البكتريا مع قطرات صغيرة فارغة في سائل لزج. وتم الإبقاء على مجموعة واحدة داخل القطرات والأخرى محاصرة على سطح القطيرات. ثم قام العلماء بفتح أغشية البكتيريا عن طريق غسل المستعمرات في الليزوزيم (إنزيم) والميليتين (عديد الببتيد الذي يأتي من سم نحل العسل)؛ فسربت البكتيريا محتوياتها ومن ثم تم التقاطها بواسطة القطرات لإنشاء خلايا أولية مغلفة بالغشاء.
وأظهر العلماء بعد ذلك أن الخلايا كانت قادرة على معالجة معقدة، مثل إنتاج جزيء تخزين الطاقة ATP من خلال تحلل السكر، ونسخ الجينات وترجمتها.
وفي هذا الاطار، يقول المؤلف الأول للدراسة الكيميائي كان تشو «يوفر نهجنا لتجميع المواد الحية فرصة للبناء التصاعدي لتركيبات الخلايا الحية/ الصناعية التكافلية؛ فعلى سبيل المثال، باستخدام البكتيريا المهندسة، يجب أن يكون من الممكن تصنيع وحدات معقدة للتطوير في المجالات التشخيصية والعلاجية للبيولوجيا التركيبية وكذلك في التصنيع الحيوي والتكنولوجيا الحيوية بشكل عام. وفي المستقبل، يمكن استخدام هذا النوع من تكنولوجيا الخلايا الصناعية لتحسين إنتاج الإيثانول للوقود الحيوي ومعالجة الأغذية. وبالاقتران مع المعرفة المستندة إلى نماذج متقدمة من علم الأحياء الأساسي، يمكننا مزج بعض الهياكل ومطابقتها مع إعادة تصميم البعض الآخر تمامًا لهندسة أنظمة جديدة بالكامل. كما يمكن برمجة الخلايا الصناعية على التمثيل الضوئي مثل البكتيريا الأرجوانية، أو توليد الطاقة من المواد الكيميائية تمامًا مثل البكتيريا التي تقلل الكبريتات».
ويخلص الباحثون بالقول «نتوقع أن تكون المنهجية مستجيبة لمستويات عالية من قابلية البرمجة».