يُظهر هذا المستشعر الجديد إصلاح الحمض النووي في الوقت الفعلي (فيديو)

جديد الحمض النووي يتيح مستشعر الضرر للعلماء مشاهدة عملية الإصلاح في الخلايا الحية بوضوح غير مسبوق.

مصنوع من مجال البروتين الطبيعي، فهو يرتبط بلطف وبشكل عكسي، ويسلط الضوء على الضرر دون التدخل في الإصلاح. تعمل الأداة في الكائنات الحية أيضًا، مما يتيح إجراء دراسات حول متى وأين يتشكل الحمض النووي. إنه دقة وسهولة الاستخدام يمكن أن تعزز الأبحاث الطبية وتطوير علاج السرطان.

تلف الحمض النووي بلا هوادة وعواقبه

يواجه الحمض النووي الموجود داخل كل خلية ضررًا مستمرًا من مصادر مثل ضوء الشمس والمواد الكيميائية والإشعاع، وحتى الأنشطة العادية التي تحافظ على أداء وظائف أجسامنا. في معظم الأحيان، تقوم الخلايا بإصلاح هذا الضرر على الفور تقريبًا. وعندما لا تعمل هذه الإصلاحات كما ينبغي، فإن المشاكل الناتجة يمكن أن تساهم في الشيخوخة، والسرطان، ومجموعة من الأمراض الأخرى.

حتى وقت قريب، ناضل الباحثون لمشاهدة أحداث الإصلاح هذه تتكشف في الوقت الحقيقي. تتطلب العديد من التقنيات تدمير الخلايا والحفاظ عليها في مراحل مختلفة، مما يوفر فقط لقطات معزولة بدلاً من عرض كامل للعملية.

تُظهر هذه اللقطات أجهزة استشعار الفلورسنت وهي تعمل داخل خلية حية. تظهر على شكل بقع خضراء زاهية في اللحظة التي ترتبط فيها بمواقع تلف الحمض النووي. الائتمان: ريتشارد كاردوسو دا سيلفا

ظهور مستشعر جديد لتلف الحمض النووي للخلية الحية

لقد أنشأ العلماء في جامعة أوتريخت الآن أداة تغير هذا القيد. يتيح مستشعر تلف الحمض النووي الجديد إمكانية تتبع الضرر عند ظهوره وتلاشيه داخل الخلايا الحية وحتى داخل الكائنات الحية. العمل صدر اليوم (20 نوفمبر) في اتصالات الطبيعة، يفتح الباب لأبحاث لم يكن من الممكن إجراؤها من قبل.

ويصف الباحث الرئيسي تونكاي بوبيك هذا النهج بأنه وسيلة للنظر داخل الخلية “دون تعطيل الخلية”. ويشير إلى أن الأدوات السابقة، بما في ذلك الأجسام المضادة والأجسام النانوية، تميل إلى التشبث بشدة بالحمض النووي. بمجرد الارتباط، يمكن أن تتداخل مع أنظمة الإصلاح الطبيعية للخلية.

يقول: “إن مستشعرنا مختلف”. “إنها مبنية من أجزاء مأخوذة من بروتين طبيعي تستخدمه الخلية بالفعل. وهي تدخل وتخرج من موقع الضرر من تلقاء نفسها، لذا فإن ما نراه هو السلوك الحقيقي للخلية.”

لحظة “هذا سيعمل”.

تعتمد الأداة على علامة فلورسنت متصلة بنطاق صغير جدًا مأخوذ من أحد البروتينات الموجودة في الخلية. يتصل هذا المجال لفترة وجيزة بالعلامة التي تظهر على الحمض النووي التالف. ولأن التفاعل لطيف ومؤقت، فإنه يسلط الضوء على المنطقة المتضررة مع ترك نشاط إصلاح الخلية دون إزعاج.

يتذكر عالم الأحياء ريتشارد كاردوسو دا سيلفا، الذي قام ببناء جهاز الاستشعار وتقييمه، الوقت الذي فهم فيه إمكاناته. يقول: “كنت أقوم باختبار بعض الأدوية ورأيت جهاز الاستشعار يضيء بالضبط حيث تضيء الأجسام المضادة التجارية”. “كانت تلك هي اللحظة التي فكرت فيها: هذا سينجح”.

التقاط الإصلاح المستمر في الوقت الحقيقي

يعد التحسن مقارنة بالطرق القديمة أمرًا مهمًا. بدلاً من إجراء العديد من التجارب المنفصلة لالتقاط اللحظات الفردية، يمكن للباحثين الآن تتبع التسلسل بأكمله في تسجيل واحد مستمر. يمكنهم مشاهدة شكل الضرر، ومعرفة مدى سرعة وصول بروتينات الإصلاح، ومتابعة العملية حتى تحل الخلية المشكلة.

يقول كاردوسو دا سيلفا: “تحصل على المزيد من البيانات، ودقة أعلى، والأهم من ذلك، صورة أكثر واقعية لما يحدث بالفعل داخل الخلية الحية”.

من الخلايا المخبرية إلى الكائنات الحية

ولم يتوقف الفريق عند الخلايا المزروعة. اختبر المتعاونون في جامعة أوتريخت البروتين الموجود في الدودة جيم ايليجانس، كائن حي يستخدم على نطاق واسع في علم الأحياء. كان أداء المستشعر جيدًا هناك، وكشف عن فواصل الحمض النووي المبرمجة التي تتشكل أثناء تطور الدودة. بالنسبة لبوبيك، كانت هذه لحظة حاسمة. “لقد أظهر أن الأداة لا تستخدم فقط للخلايا في المختبر. بل يمكن استخدامها أيضًا في الكائنات الحية الحقيقية.”

رسم خرائط الأضرار واستكشاف عوامل الإصلاح

وتمتد الاحتمالات الآن إلى ما هو أبعد من مراقبة الإصلاح. يمكن ربط البروتين بحرية بالأجزاء الجزيئية الأخرى. وهذا يعني أنه يمكن للباحثين استخدامه لرسم خريطة لمكان حدوث تلف الحمض النووي في الجينوم، وكذلك تحديد البروتينات التي تتجمع حول البقعة المتضررة. يمكنهم أيضًا نقل الحمض النووي التالف إلى مواقع مختلفة داخل نواة الخلية لمعرفة العوامل التي تؤثر على الإصلاح.

يقول كاردوسو دا سيلفا: “اعتمادًا على إبداعك وسؤالك، يمكنك استخدام هذه الأداة بعدة طرق”.

تحويل البحوث الطبية والسرطان

على الرغم من أن المستشعر في حد ذاته ليس علاجًا طبيًا، إلا أنه قد يؤثر على الأبحاث الطبية. تعمل العديد من علاجات السرطان عن طريق إتلاف الحمض النووي للخلايا السرطانية عمدًا. في المراحل المبكرة من تطوير الأدوية، يحتاج العلماء إلى قياس مدى تلف الحمض النووي الذي يسببه المركب بالضبط.

يقول بوبيك: “في الوقت الحالي، غالبًا ما يستخدم الباحثون السريريون الأجسام المضادة لتقييم ذلك”. “يمكن لأداتنا أن تجعل هذه الاختبارات أرخص وأسرع وأكثر دقة.” ويتخيل الباحثون أيضًا استخدامات في الممارسة السريرية، بدءًا من دراسة عمليات الشيخوخة الطبيعية وحتى الكشف عن الإشعاع أو التعرض للطفرات.

الوصول المفتوح للمجتمع العلمي

لقد جذبت أدواتهم الانتباه بالفعل. اتصلت بهم مختبرات أخرى حتى قبل النشر، وكانت حريصة على استخدام المستشعر في أبحاثها الخاصة حول إصلاح الحمض النووي. ولدعم ذلك، جعل الفريق الأداة متاحة بشكل مفتوح. بوبيك: “كل شيء متصل بالإنترنت. ويمكن للعلماء استخدامه على الفور.”

المرجع: “”المستشعر” الجديد يتيح للباحثين مشاهدة إصلاح الحمض النووي في الوقت الفعلي” 20 نوفمبر 2025، اتصالات الطبيعة.
دوى: 10.1186/s40623-025-02317-3

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل, يكتشف، و أخبار.