ابتكر العلماء جهاز استشعار يظهر إصلاح الحمض النووي في الخلايا الحية: فيديو

وبحسب البيانات المنشورة في اتصالات الطبيعة، باحثون من جامعة أوتريخت (هولندا) ابتكرت جهاز استشعار للحمض النووي الفلوري، والذي يسمح لأول مرة بمراقبة الضرر واستعادة المواد الوراثية مباشرة في الخلايا الحية. يتيح لك هذا النهج رؤية العملية برمتها، وليس الإطارات “المجمدة” الفردية، كما كان من قبل.

لماذا هذا مهم

يتضرر الحمض النووي باستمرار بسبب أشعة الشمس والكيمياء والإشعاع والعمليات التي تقوم بها الخلايا. عادةً ما يقوم الجسم بإصلاح معظم الأضرار بسرعة. وعندما يفشل النظام، يزداد خطر الشيخوخة والسرطان والاضطرابات الأخرى. لقد حاول العلماء لسنوات الحصول على رؤية مستمرة لهذه العمليات، لكن الأساليب الحالية تطلبت تحطيم الخلايا، ولم يتبق للباحثين سوى أجزاء من الصورة.

مراقبة الخلية دون تدخل

يعالج المستشعر الجديد الآليات الطبيعية للخلية. وهو مبني من جزء صغير من البروتين، والذي يتفاعل بحد ذاته مع العلامة التي تظهر على جزء من الحمض النووي التالف. تمت إضافة علامة الفلورسنت إليها. تتصرف الأداة الناتجة مثل “منارة” مصغرة تظهر عند حدوث العطل ثم تختفي عند اكتمال الإصلاح.

يوضح المؤلف الرئيسي تونكاي بوبيك أن الأدوات الشائعة مثل الأجسام المضادة غالبًا ما تلتصق بشدة بالحمض النووي ويمكن أن تتداخل مع العمليات الطبيعية:

“إن أجهزة الاستشعار الخاصة بنا تختلف عن أجهزة الاستشعار الأخرى. فهي مبنية من أجزاء من البروتين الطبيعي الذي تستخدمه الخلية بالفعل. وتتحرك من تلقاء نفسها إلى موقع الضرر ثم تعود، لذلك نرى السلوك الحقيقي للخلية.”

يتذكر ريتشارد كاردوسو دا سيلفا اللحظة التي أدرك فيها أن التصميم كان ناجحًا:

“لقد اختبرت بعض الأدوية ورأيت أن المستشعر يضيء بالضبط حيث تضيء الأجسام المضادة المعتادة المستخدمة في الأبحاث. في تلك اللحظة فكرت: هذا سينجح! “

صورة كاملة للعملية

يسمح لك المستشعر بالتسجيل عملية إصلاح الحمض النووي بأكملها كتدفق واحد. ويرى الباحثون متى يظهر الضرر، ومتى تقترب بروتينات الإصلاح منه، ومدى سرعة استعادة البنية. وهذا يعطي رؤية أكثر دقة وطبيعية لما يحدث داخل الخلية. وفقًا لكاردوسو دا سيلفا، تتزايد جودة البيانات وتفاصيلها بشكل كبير.

اختبار على الجسم

اختبر المطورون الأداة ليس فقط على مزارع الخلايا، ولكن أيضًا على الديدان المستديرة جيم ايليجانس، والذي يعتبر منذ فترة طويلة نموذجًا موثوقًا به في علم الأحياء. اكتشف المستشعر تكسرات الحمض النووي الطبيعية التي تحدث أثناء نمو الكائن الحي. بالنسبة لبوبيك، كان هذا تأكيدًا على أن التكنولوجيا مناسبة ليس فقط للعمل “في المختبر”.

تصميم المستشعر معياري. ويمكن ربط عناصر جزيئية أخرى بها، على سبيل المثال، لرسم خريطة للمناطق المتضررة في الجينوم أو تتبع البروتينات التي تظهر بالقرب منها. ويمكن للباحثين أيضًا نقل المناطق المتضررة داخل النواة لفهم كيفية تأثير الموضع على جودة الإصلاح.

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

آفاق جديدة للطب والصيدلة

على الرغم من أن المستشعر ليس عاملاً علاجيًا، إلا أنه كذلك قد يحسن تقييم فعالية الدواء. تعمل العديد من أدوية السرطان عن طريق إتلاف الحمض النووي للخلايا السرطانية عمدًا، ومن المهم للباحثين قياس مدى قوة عمل الدواء بدقة.

يقول بوبيك: “يمكن لأداتنا أن تجعل اختبارات علاج السرطان أرخص وأسرع وأكثر دقة”.

ويتوقع المطورون أن يكون المستشعر مفيدًا أيضًا لدراسة الشيخوخة وتأثيرات الإشعاع والعوامل الأخرى التي تؤثر على الاستقرار الجيني.

لقد أثارت التكنولوجيا الاهتمام بالفعل. اتصلت العديد من المختبرات بالمؤلفين قبل النشر. لتسريع البحث، جعل الفريق المستشعر متاحًا للجميع:

يقول بوبيك: “كل شيء متاح على الإنترنت. ويمكن للعلماء البدء في استخدامه على الفور”.