ثبت خاطرات بر روی سلول ها
«فهیم فرزادفرد» دانشجوی دکترا در موسسه فناوری ماساچوست موفق شد تا با مهندسی سلول ها، از آن ها برای ضبط خاطرات رویدادهای گذشته استفاده کند.
به گزارش ایسنا و به نقل از mit.edu، زیست شناسی سنتزی یک زمینه نسبتا جدید است که با مهندسی زیست شناسی مولکولی و سلولی پیوند خورده است.
«فهیم فرزادفرد» توضیح می دهد، دانشمندان از سیستم‌های بیولوژیکی موجود برای طراحی مجدد قابلیت های سلول استفاده می کنند.
وی اظهار کرد: اما ما عملکردهای جدید را در سلول ها مهندسی کرده‌ایم و هدف ما این است که توانایی های جدیدی به آن ها بدهیم. در حال ساخت ابزارهای مولکولی هستیم و سعی می‌کنیم عملکرد درونی سلول ها را درک کنیم و با استفاده از ابزارهای موجود آن ها را مهندسی کنیم.
سلول های زنده دائما محیط خود را سنجیده و از مولکول ها نمونه برداری کرده و یک پاسخ را بر اساس برنامه های ژنتیکی و نشانه های محیطی دریافت شده، ارزیابی می کنند. به عنوان مثال، هنگامی که سلول های پانکراس غلظت بالایی از گلوکز را حس می کنند، واکنش زنجیره ای مولکول های تنظیم کننده و سیگنالینگ آغاز شده که در نهایت منجر به تولید و انتشار انسولین می شود.
در زیست شناسی سنتزی، ژن‌ها می‌توانند طراحی و مهندسی شوند تا به مولکول های سیگنالینگ واکنش نشان دهند و بیان ژن های دیگر را به گونه ای تنظیم کنند که بتوانند عملکرد منطقی داشته باشند. این شبکه های متصل از ژن ها به طور مشابه با مدارهای کامپیوتری، مدارهای ژنی نامیده می شوند و می‌توانند برای طراحی و برنامه ریزی سلول ها مورد استفاده قرار گیرند.
از این سلول های مهندسی شده با این مدارها می توان برای کاربردهایی مانند سنسورهای نظارت بر محیط زیست یا پزشکی استفاده کرد.
در مطالعات قبلی که در نشریه Science منتشر شده محققان نشان داده اند که می توان حافظه را در دی ان ای رمزگذاری کرد، اما این رمزگذاری ها به صورت دیجیتال بودند یعنی آن ها فقط یک رویداد خاص را ثبت می کردند. اما فرزادفر این محدودیت را با ایجاد روش آنالوگ بر طرف کرده است که در آن اطلاعاتی در مورد شدت رویداد و یا مدت زمان آن نیز ثبت خواهد شد.
به گفته فرزادفرد، ظرفیت ثبت اطلاعات به صورت آنالوگ به این معنی است که شما می توانید مقدار ورودی ها و طول مدت آن ها را نیز ثبت کنید.
فرزادفرد هم چنین نوعی از سیستم حافظه بارکدی دی ان ای را توسعه داد که در آن باکتری ها با یک دیگر ارتباط برقرار می کنند. در این تحقیق، به دو باکتری متفاوت، A و B، بارکد دی ان ای مخصوص خودشان داده می شود. فرزادفرد سیستمی را توسعه داد که در آن اگر باکتری A و B با استفاده از اتصال (انتقال دی‌ان ای) ارتباط برقرار کند، سپس بارکد جدیدی به نام AB، در دی ان ای آن ها رمز گذاری می شود. این امر به نظر ساده می آید، اما این پتانسیل را دارد که نقشه های تعاملات سلولی را در وضوح تک سلولی نشان دهد. به گفته فرزاد فرد از این تکنیک می توان روزی برای به تصویر کشیدن اتصالات شبک های نورون ها استفاده کرد.
فرزادفرد با استفاده از یک سیستم ذخیره سازی خاطرات آنالوگ با بهره گیری از دی ان ای سلول، زیست شناسی سنتزی را یک گام به جلو برده است.
مرکز یادگیری سایت تبیان، تنظیم:زینب شاه مرادی
