يقوم العلماء بإعادة برمجة الميكروبات في سعيهم لإنشاء مواد جديدة

افتح ملخص المحرر مجانًا

رولا خلف، محررة الفايننشال تايمز، تختار قصصها المفضلة في هذه النشرة الأسبوعية.

نجح العلماء في كسر “الجمود التطوري” من خلال هندسة الميكروبات وراثيا مع القدرة على تطوير مجموعة واسعة من المنتجات الجديدة من الأدوية إلى المنظفات والمواد البلاستيكية المنزلية.

استخدم الباحثون في مختبر مجلس البحوث الطبية للبيولوجيا الجزيئية في كامبريدج وحدات بناء كيميائية لا توجد في الشفرة الوراثية للكائنات الحية لإعادة برمجة الخلايا البكتيرية إلى مصانع مصغرة لديها القدرة على تصنيع مواد جديدة.

يعد هذا العمل أحدث تقدم في مجال البيولوجيا التركيبية، حيث يتم استخدام التقنيات من الذكاء الاصطناعي إلى تحرير الجينات لاستكشاف تطوير مواد جديدة.

وقال جيسون تشين، قائد المشروع، الذي يتوقع أن يكون أكبر تطبيق تجاري في مجال الأدوية في المستقبل القريب: “لم يتمكن أحد على الإطلاق من صنع هذا النوع من الجزيئات وتغيير تسلسلها بالطريقة التي نستطيع القيام بها”. “ستكون هناك الآن مرحلة اكتشاف تعتمد على امتلاك هذه التكنولوجيا ورؤية ما يمكن أن تحققه.”

إن فكرة ما يسمى بالمصانع الجزيئية تسخر الآلية الأساسية لاستدامة الحياة، حيث تنتج الخلايا باستمرار منتجات كيميائية حيوية. يعيد البحث استخدام الأجزاء الزائدة من الشفرة الوراثية لتوجيه الخلية إلى تصنيع مواد جديدة، مع السماح لها بصنع جميع البروتينات التي تحتاجها للعيش.

يعتمد البحث الأخير، الذي نُشر في مجلة Nature يوم الأربعاء، على العمل السابق الذي قامت به مجموعة تشين لكسر ما تسميه الورقة “الجمود التطوري”.

في السابق، كانت وظائف الميكروبات المهندسة محدودة لأنه لا يمكن إعادة برمجة الحمض النووي الخاص بها إلا لإنتاج عدد صغير من الأحماض الأمينية، وهي اللبنات الأساسية للبروتينات.

جميع البروتينات الطبيعية مبنية من وحدات تسمى أحماض ألفا-إل-أمينية. كان الإنجاز الذي حققه الفريق هو هندسة ميكروب الأمعاء الإشريكية القولونية الشائع، بحيث تصنع جيناته وحدات بناء أخرى “غير أساسية”، مثل أحماض بيتا أمينية وأحماض بيتا هيدروكسي، والتي يمكن أن تحفز تطوير مجموعة واسعة من البوليمرات الجديدة.

تشتمل البوليمرات، التي تتكون من سلاسل من وحدات بناء كيميائية متشابهة، على مواد مستخدمة على نطاق واسع مثل كلوريد البوليفينيل والتيفلون والكيفلار، بالإضافة إلى الجزيئات والإنزيمات البيولوجية.

وقال العلماء إن هذه التكنولوجيا لديها أيضًا إمكانات كبيرة على المدى الطويل لصنع مواد جديدة على نطاق واسع للأدوية مثل المضادات الحيوية.

وقال بن ديفيس، أستاذ البيولوجيا الكيميائية في جامعة أكسفورد، إن عمل مجموعة كامبريدج بدأ “يفتح الباب أمام إعادة برمجة غير محدودة تقريبًا في علم الأحياء”.

وأضاف ديفيس، الذي لم يشارك في البحث: “شعوري القوي هو أن هذا مجرد غيض من فيض مما سيكتشفونه”.

قدم مجلس البحوث الطبية طلب براءة اختراع بناءً على أحدث الأعمال. من المرجح أن يكون المرخص له هو Constructive Bio، وهو فرع من فروع LMB تم تأسيسه في عام 2022 بتمويل أولي بقيمة 15 مليون دولار لتسويق البحث بواسطة فريق تشين.