سلول‌های امروزی از پروتوسل‌ها مشتق شده‌اند. پروتوسل با آن که شباهت بسیار زیادی به سلول‌های زنده دارد، اما در اصل ساختاری غیرزنده بوده و پیش‌ساز سلول به شمار می‌رود. مطالعاتی که اخیراً در زمینۀ ساخت پروتوسل‌های مصنوعی صورت گرفته‌اند، بیشتر بر کاربرد پروتوسل در حوزۀ زیست‌شناسی تمرکز داشته‌اند.
پروتوسل چیست؟
اولین موجودات زنده در حدود ۳.۵ میلیارد سال قبل بر سطح زمین پدیدار شدند. تصور می‌شود سلول‌های امروزی از انواع بسیار سادۀ پروتوسل‌ها تکامل پیدا کرده باشند. اما هم‌چنان شکاف عمیقی در آگاهی ما از ریشه‌های پیدایش حیات در زمین وجود دارد. به همین دلیل، مطالعۀ پروتوسل‌ها به حوزه‌ای پراهمیت برای زیست‌شناسان تکاملی تبدیل شده است.
ساخت پروتوسل‌ها
اساساً دو رویکرد مکمل وجود دارد که برای ساخت پروتوسل‌ها به کار می‌رود. این دو رویکرد، امکان مطالعۀ جوانب متفاوت از پایه‌های حیات و تغییر و تکامل سلول‌ها را فراهم می‌کند.
رویکرد جزء به کل از طریق به کار گیری واحدهای سازنده مولکولی در ساخت پروتوسل‌ها، مدلی نزدیک به واقعیت از نحوۀ شکل‌گیری حیات در اختیار ما قرار می‌دهد، که در آن حیات از منابع غیرزیستی به وجود آمده است. در مقابل، رویکرد کل به جزء را داریم که با دست‌ورزی ژنتیکی در سلول‌ها، بخشی از مادۀ ژنتیک را از درون هسته خارج کرده و انواعی از سلول‌های حداقلی را تولید می‌کند؛ که ممکن است به سلول‌های اولیه شبیه باشند.
در سال ۲۰۱۲، حدود ۱۴ میلیون مورد جدید از ابتلا به سرطان در سراسر دنیا گزارش گردید. امروزه دیگر همه می‌دانیم که روش‌های شیمی‌درمانی، صرف نظر از کاهش سرعت پیشرفت بیماری، با یک‌سری عوارض نامطلوب همراه هستند، که کیفیت زندگی بیمار را متأثر می‌سازد. اگر می‌توانستیم دارو را به نحوی تنها به ریزمحیط تومور برسانیم، از بروز بسیاری از این عوارض جلوگیری می‌شد.
کاربرد نانووزیکول‌ها در زمینۀ دارورسانی هدفمند، محققان را بیش از گذشته به خود علاقمند ساخته است. نانووزیکول‌ها به دلیل برخورداری از ویژگی مثال‌زدنی و اندازه مطلوب، و هم‌چنین عدم واکنش با جایگاه‌های خارج از هدف، ظرفیت این را دارند که چشم‌انداز روش‌های درمان سرطان را برای همیشه تغییر دهند. کاربرد پروتوسل در صنایع داروسازی می‌تواند به تولید درمان‌هایی اثربخش برای مقابله با لوسمی، لنفوم و تومورهای توپر کمک کند.
بیگانه‌خواری مصنوعی
اخیراً گروهی از پژوهشگران دانشگاه بریستول موفق با القای بیگانه‌خواری یا فاگوسیتوز مصنوعی به کمک پروتوسل‌ها شده‌اند. در این مطالعه، دو نوع پروتوسل به کار گرفته شده است:
- کلوئیدوزوم (colloidosome): ریزکپسولی متشکل از ذرات کلوئیدی یا انعقاد یافته، که به دلیل نفوذپذیری، سازگاری و قدرت مکانیکی مناسب، جهت استفاده برای اهداف دارورسانی پیشنهاد شده است.
- و هم‌چنین قطرات امولسیون مغناطیسی که از نوعی پوشش خارجی از جنس اکسید آهن برخوردارند. مولکول‌های اکسید آهن به صورت مجزا بر سطح این قطرات قرار می‌گیرند.
پژوهشگران این دو نوع پروتوسل را وارد روعن کردند؛ اما بیگانه‌خواری تنها هنگامی رخ داد که اسیدهای چرب آزاد نیز به محیط اضافه شدند. در پی افزوده شدن اسیدهای چرب به محیط آزمایش، قطرات امولسیون مغناطیسی، کلوئیدوزوم‌ها را مورد بیگانه‌خواری قرار دادند.
کاربرد پروتوسل در پیشگیری از بیماری‌های ویروسی
هنیپاویروس‌ها (henipavirus) سرده‌ای از خانواده پارامیکسوویریده هستند که از طریق خفاش‌ها منتقل می‌شوند. این ویروس‌ها در انسان نیز می‌توانند بیماری‌های کشنده‌ای ایجاد کنند. پروتوسل‌های مجهز به گیرنده هنیپاویروس‌ها، با اتصال به پروتئین Ephrim-B2 (بر سطح پوشش ویروس) و غیرفعال‌سازی آن، از ورود ویروس به سلول جلوگیری می‌کنند.
کاربرد پروتوسل در صنعت تولید زیست‌سوخت
کمبود روزافزون سوخت‌های رایج هیدروکربنی و آثار ناطلوب آن‌ها بر محیط زیست، به دغدغه‌ی جهانی تبدیل شده است. زیست‌سوخت‌ها می‌توانند جایگزین بسیار مناسبی برای انواع سنتی سوخت‌ها باشند. اما با این حال، کاربرد چنین سوخت‌هایی به دلیل ظرفیت پایین برای تولید و ناسازگاری آن با موتورهای امروزی، محدود است. به کمک رویکرد کل به جزء می‌توان مخمرها و باکتری‌ها را به گونه‌ای دستکاری کرد که بتوانند آلکان‌ها و آلکن‌هایی شبیه به نمونه‌های صنعتی تولید کنند.
پیوند آینده به گذشته
هرچند نام پروتوسل‌ها با مطالعه بر روی ریشه‌های حیات عجین شده است، اما کاربرد پروتوسل در حوزه‌هایی مانند زیست‌فناوری، پزشکی و علوم محیطی نیز به چشم می‌خورد. پیشرفت‌های آتی در این حوزه‌ها به تقویت گسترۀ کاربرد پروتوسل در صنایع مختلف منجر خواهد شد.
