اصطلاح “هک کردن زندگی” معمولاً به تنظیم‌های هوشمندی مرتبط می‌شود که ارگانیسم را بهینه‌تر می‌کنند. اما این هفته در Science، تیمی از دانشمندان یک قدم به معنای این لفظ نزدیک‌تر شدند: “هک کردن مکانیسم خود زندگی”
آن‌ها ژنوم اشریشیاکولایی را ساخته‌اند که می‌تواند از طرحی برای کد پروتئین‌ها استفاده کند که متفاوت از الگوی معمول در سلول‌هاست! آن‌ها برای این کار ۶۲۰۰۰ تغییرات چینشی در DNA این باکتری اعمال کرده‌اند. ژنوم طراحی شده احتمالاً پیچیده‌ترین پروژه‌ی مهندسی ژنتیک تا کنون خواهد بود. سازندگان این ژنوم پیش‌بینی می‌کنند که این موفقیت روشی جدید را وارد آزمایشگاه‌های ژنتیک و صنایع مربوطه خواهد کرد.
Peter Carr، مهندس ژنتیک در مؤسسه ماساچوست که در این پروژه دخالتی نداشته است:
چنین کار بزرگ مقیاسی در نگاه اول غیرممکن به نظر می‌رسد؛ اما اکنون این‌گونه نیست! این کار آسانی نیست ولی ما می‌توانیم رندگی را در مقیاس‌های اولیه مهندسی کنیم؛ حتی اگر چیزی بنیادی مثل کدهای ژنتیکی باشد.
این هک در آزمایشگاه George Church در دانشگاه هاروارد انجام شده است. این کار به نوعی تهیه‌ی بک‌آپ از زبانیست که DNA برای ساخت پروتئین‌های سلول استفاده می‌کند. برای ساخت پروتئین‌ها در سلول DNA از زبانی ۴ حرفی استفاده می‌کند که در گروه‌هایی ۳ تایی کنار هم قرار می‌گیرند و کدون نام دارند. با یک حساب ساده متوجه خواهید شد که از این ۴ حرف در گروه‌های ۳ تایی ۶۴ کلمه به وجود می‌آیند که برای ۲۰ نوع آمینواسید مورد استفاده‌ی سلول اضافی هستند؛ بنابراین هر آمینواسید ممکن است چند رمز کدونی داشته باشد.
این محققان و محققانی دیگر فرض کردند که می‌توانند کدون (کلمه‌های ۳ حرفی) اضافی برای هر آمینواسید را حذف کنند؛ مثلاً کدون CCC را جایگزین CCG بکنند؛ چون هر دو به یک آمینواسید متعلق اند. آسیبی هم به سلول نخواهد رسید. در مرحله‌ی بعدی ژنی که CCC را قادر می‌ساخت تا به آمینواسید پرولین ترجمه شود، می‌تواند کلاً حذف شود.
سلول‌ها می‌توانند نسبت به ویروس‌هایی که واکنشگرهای زیستی را اصلاح می‌کنند ایمن باشند؛ برای مثال اگر ژنوم ویروسی حاوی کدون بی‌معنی باشد آن را طوری تغییر دهند که استفاده‌های مفیدی از آن‌ها شود. این تغییرات همچنین به بیولوژیست‌ها این امکان را می‌دهد تا از کدون‌ها برای ترجمه به آمینواسیدهای دلخواه استفاده کنند.
اما اعمال تغییرات زیاد، حتی با آخرین تکنیک‌های ویرایش DNA مثل CRISPR، غیرممکن به نظر می‌رسد. خوشبختانه هزینه‌های سنتز DNA طی دهه‌ها کاهش پیدا کرده است؛ بنابراین به جای ویرایش DNA در یک ناحیه در یک زمان، تیم تحقیقاتی از تکنیک‌هایی استفاده کرد تا رشته‌های ژنومی طویل دگرگون‌شده‌ای بسازد که حاوی تغییرات چندبرابری هستند.
محققان در حال حاضر مشغول تست تک‌تک ژنوم‌های ساخته‌شده در باکتری اشریشیاکلای هستند تا از کشنده نبودن آن‌ها مطمئن شوند. تا به این‌جا ۶۳% از ژن‌ها امتحان شده که تعداد اندکی از آن‌ها باعث مرگ باکتری شده‌اند.
آیا این تحقیق زیست‌شناسان را به دروازه‌های عصر جدیدی از مهندسی ژنتیک رهنمون خواهد شد؟ محققان بر این باورند که تا شروع عصری جدید هنوز چند سال باقیست. شاید ۹۵% از کل تلاش‌ها وقف ۵% باقیماندهی کار شود!
از همهی این بحث‌ها گذشته هشداری هم راجع به سلامتی انسان‌ها باید داده شود. فرض کنید برخی از پروتئین‌های غیرطبیعی که ساخت آن‌ها به باکتری‌ها القاء می‌شود سمی و برای سلامتی خطرناک باشند. با پخش شدن چنین میکروب‌هایی در محیط یا در درون بدن انسان‌ها مقاومت در برابر ویروس‌ها بسیار کاهش خواهد یافت.
راهکاری که برای این مشکل پیش‌بینی شده است بسیار شبیه کاریست که سازندگان دایناسورها در فیلم “پارک ژوراسیک” انجام داده بودند! همانطور که آن‌ها دایناسورها را به شیوه‌ای طراحی کرده بودند تا نتوانند در محیط غیرآزمایشگاهی غذا بدست بیاورند (دقیقاً مشکل هم در فیلم جایی شروع شد که دایناسورها توانستند یک ماده‌ی غذایی طبیعی بدست بیاورند)، این محققان نیز امیدوارند بتوانند سیستمی شبیه آن طراحی کنند. ولی سیستم ایمنی طراحی شده در برابر میکروب‌های تغییریافته باید حتی شانس زنده ماندن آن‌ها را در موجودات طبیعی به صفر نزدیک کند؛ چون این‌بار دیگر داستان در فیلم روایت نمی‌شود!
منبع: sciencemag
