يقوم العلماء ببناء خلية اصطناعية تنمو وتنقسم وتمرر الحمض النووي إلى النسل
طور باحثون في جامعة مينيسوتا ما وصفوه بأول خلية اصطناعية في العالم قادرة على إكمال دورة حياة كاملة، مما يمثل علامة فارقة في الجهود المبذولة لبناء أنظمة حية بالكامل من مكونات كيميائية غير حية. يمكن للخلية الاصطناعية، التي يطلق عليها اسم SpudCell، أن تنمو، وتكرر الحمض النووي الخاص بها، وتغذي، وتقسم، وتمرر المادة الوراثية إلى الجيل التالي. على عكس مشاريع الخلايا الاصطناعية السابقة التي أعادت إنشاء الوظائف البيولوجية الفردية فقط، يجمع SpudCell بين العديد من السلوكيات الشبيهة بالحياة في نظام هندسي واحد. يهدف هذا العمل، الذي يقوده الأستاذان المشاركان كيت أدامالا وآرون إنجلهارت، إلى إثبات مبدأ إمكانية إعادة إنشاء السلوكيات الأساسية المرتبطة بالخلايا الحية باستخدام الكيمياء بدلاً من الكائنات الطبيعية. ويقول الباحثون إن المنصة يمكن استخدامها في نهاية المطاف لتصنيع الأدوية والمواد المتقدمة والوقود وغيرها من المنتجات التي يصعب أو يستحيل إنتاجها باستخدام الطرق الصناعية التقليدية. بناء الحياة بشكل مختلف تم بناء SpudCell من الجسيمات الشحمية، وهي كرات صغيرة مملوءة بالماء ومحاطة بأغشية دهنية، إلى جانب الحمض النووي الاصطناعي الذي يوفر التعليمات اللازمة للوظائف الخلوية الأساسية. تكتسب الخلايا الاصطناعية الموارد عن طريق الاندماج مع الجسيمات الشحمية الصغيرة المغذية التي تحتوي على جزيئات وإنزيمات وريبوسومات ضرورية لصنع البروتينات. ومع نموها، تقوم بتكرار الجينوم الخاص بها قبل أن تنقسم إلى خلايا جديدة. المجهر الفلوري لـ SpudCell. الائتمان: كيت أدامالا، مختبر أدامالا على عكس الخلايا الطبيعية، التي تعتمد على الهيكل الخلوي الداخلي للانقسام أثناء الانقسام، يستخدم SpudCell البروتينات التي تتراكم على الغشاء حتى يؤدي الضغط الميكانيكي إلى انفصال الغشاء. أظهر الباحثون أيضًا الانتقاء الطبيعي داخل النظام الاصطناعي. وبعد إدخال تغيير جيني أدى إلى زيادة إنتاج بروتين الاندماج، نمت الخلايا المعدلة بشكل أسرع وأنتجت المزيد من النسل. وبعد خمسة أجيال، تفوقت الخلايا الأسرع نموًا على السكان الأصليين، وأصبحت الميزة أكبر عندما كانت العناصر الغذائية محدودة. قالت كيت أدامالا: “من المحتمل أن يكون هذا هو المشروع الأكثر إثارة الذي عملت عليه على الإطلاق”. “لقد قمنا بتكرار ما كان ممكنًا في الكيمياء في علم الأحياء: المجموعة الكاملة من سلوكيات الخلية. وهذا يثبت أن الوظائف الأساسية للحياة، مثل النمو والتكاثر، لا تحتاج إلى شرارة سحرية غامضة.” هندسة أنظمة المعيشة يقول الباحثون إن جينوم SpudCell يبلغ طوله 90 كيلو قاعدة فقط، وهو أصغر من الحد الأدنى من الجينوم الذي يعتقد العديد من علماء الأحياء أنه ضروري لخلية حية. فبدلاً من كروموسوم واحد، تنقسم تعليماته الجينية عبر سبعة بلازميدات DNA، مما يسمح ببرمجة وظائف خلوية مختلفة بشكل مستقل. ويعتقد الفريق أن الإصدارات المستقبلية يمكن أن تصبح منصات قابلة للبرمجة للهندسة البيولوجية. وبدلاً من تعديل البكتيريا أو الخميرة الموجودة، يستطيع العلماء تصميم خلايا اصطناعية من الصفر للقيام بمهام صناعية أو طبية محددة. ولدعم هذا الجهد، أطلق أدامالا ومعاونوه شركة Biotic، وهي منظمة بحثية ذات منفعة عامة تهدف إلى تطوير معايير مشتركة وبنية تحتية لهندسة الخلايا الاصطناعية. وقال أدامالا: “هذا العمل هو مجرد البداية”. “إننا نظهر أنه من الممكن هندسة الوظائف الأساسية للخلية. ولتحقيق وعد هذه التكنولوجيا بالكامل – لجعلها قوية وعملية – نحتاج إلى جهد دولي مشترك.” ويقر الباحثون بأنه لا يزال هناك عمل كبير قبل أن تصبح الخلايا الاصطناعية عملية. ستحتاج الإصدارات المستقبلية إلى جينوم أكثر استقرارًا، وآلات جزيئية إضافية، وطرق هندسية موحدة قبل نشرها خارج المختبر.
تم النشر: 2026-07-01 21:52:00
