رویکردی جدید برای بهبود مهندسی سلولی
در یک مطالعه جدید، مهندسان زیستی دانشگاه کالیفرنیا در سن دیگو موفق شدند به مجموعه‌ای از شرایط مورد نیاز برای زندگی سلول‌های باکتریایی دست یابند. محققان می‌گویند که دسترسی به حداقل شرایط بقای سلول‌های باکتریایی منجر به رویکردی نوین در مهندسی سلولی خواهد شد. برنارد پالسون از محققان این پروژه می‌گوید: « وجود دسته‌ای از ژن‌ها، حداقل ویژگی‌های مشترک میان میکروب‌ها است که آنها را قادر به زندگی و انجام برخی فعالیت‌ها می‌سازد. اگر این مجموعه‌ی ژن‌ها وجود نداشته باشد، سلول‌ها از کار می‌افتند و یا دیگر زنده نخواهند ماند.»
به گفته محققان، این یافته‌ها می‌تواند راه‌های جدیدی را در کاربرد مهندسی سلول‌ها باز کند. نمونه‌ای از این کاربردها، مهندسی ژنتیک میکروب‌ها است که با افزودن مواد شیمیایی به آنها انجام می‌شود. این فرایند معمولاً با تغییر ساختار ژنتیکی یک سلول رخ می‌دهد. ولی رویکرد جدید بر مبنای ایجاد مجموعه‌ای از ژن‌ها و اضافه کردن وظایف جدید برای سلول‌ها استوار است.
لورنس یانگ، محقق پسا دکترای گروه تحقیقاتی پالسون، می‌گوید: «با تعریف مجموعه مورد نیاز ژن‌ها، قادر خواهیم بود تولید محصولات مورد نظرمان را بهینه کنیم، بدون این که سلامت سلول در معرض خطر قرار بگیرد.»
پالئوم به مجموعه‌ای از ژن‌ها و کارکردهای سلولی گفته می‌شود. پائوم‌ها شامل ژن‌های اجدادی و پروتیین‌هایی هستند که اساس ادامه‌ی زندگی را برای سلول‌های میکروبی فراهم می‌آورد.
پالسون می‌افزاید: «راهبردهای دیگری نیز برای تعریق پالئوم مورد بررسی قرار گرفته است که در آنها توالی ژن‌ها با هم مقایسه شده و ژن‌های شبیه هم شناسایی شده‌است. ولی این تعریف، فقط ژنوم حداقل را در بر می‌گیرد. تعریف ما از پالئوم، بسیار جامع‌تر است. تعریف ما مبتنی بر سیستم‌های زیست شناسی است که نه تنها حداقل مجموعه‌ی ژن‌ها، بلکه حداقل مجموعه‌ی توابع، واکنش‌ها و فرآیندهای مورد نیاز برای ساخت یک سلول را در بر می‌گیرد.»
روش این تیم تحقیقاتی در تعریف پالئوم بر مبنای یک مدل محاسباتی در مقیاس ژنوم بوده که برای رشد سلولی باکتری ایکولای مورد استفاده قرار گرفته است. محققان، این مدل را برای در نظر گرفتن کلیه فرآیندهای متابولیسمی و حالات ژن‌ها در سلول به کار می‌برند. با استفاده از این مدل، پژوهشگران موفق به شبیه‌سازی رشد زنجیره‌ای از ایکولای در ۳۳۳ محیط مختلف رشد شدند.
در هر یک از این شرایط رشد، منبع تغذیه اصلی محیط (کربن، نیتروژن، فسفر و یا گوگرد) با دیگری متفاوت بود. این تیم تحقیقاتی مجموعه‌ای از ژن‌ها را مورد بررسی قرار دادند که به طور مداوم در تمام محیط‌های مختلف رشد بروز می‌کنند و با استفاده از این مجموعه، مفهوم پالئوم را ارائه کردند. در مجموع، این تیم تحقیقاتی قادر به شناسایی ۳۵۶ ژن شدند که در تمام این شبیه‌سازی‌ها مشترک بودند.
یانگ می‌گوید: «تعریف ما از پالئوم، نه تنها در این پروژه، بلکه در نژاد دیگری از ایکولای و سه میکروارگانیسم دیگر، به‌عنوان نماینده‌ای از عملکرد سلولی تلقی شد. امیدوار هستیم که این پالئوم به‌عنوان ابزاری برای نسل جدید مدل‌های سایر ارگانیسم‌ها در مقیاس ژنوم مورد استفاده قرار بگیرد.»
به گزارش مهر، پالسون می‌گوید: «ما نشان می‌دهیم که چگونه مجموعه‌ای بزرگ از داده‌ها با یک‌دیگر ادغام شده و تجزیه و تحلیل آنها منجر به تولید علم می‌شود. در این مورد، مجموعه‌ای بزرگ از اطلاعات تجربی با یک‌دیگر ادغام شده و مدلی محاسباتی را به وجود آوردند.»
