اقتصاد دانش بنیان

ثبت جزئیات با تکنولوژی جدید

گنجاندن يک فيلم

 لابه لاي پله هاي ديانآ

براي اولين بار يک فيلم ساده و ابتدايي در مولکولهاي ديانآ سلولهاي زنده رمزنگاري و سپس بازخواني و اجرا شد. محققان موسسه ملي سلامت امريکا ميگويند اين قدمي بزرگ براي ثبت مولکولي به حساب ميآيد و ميتواند روزي براي بررسي وضعيت دروني سلولها به کار گرفته شود؛ به عنوان مثال مقايسه وضعيت داخلي سلولهاي عصبي طي دوران نمو آنها.

دکتر ست شيپمن، از دانشکده پزشکي هاروارد، در بوستون ميگويد: «با کمک اين فناوري ميتوان سلولهاي زنده را به نوعي تاريخنگاري زنده بدل ساخت که تمام جزئيات در آن ثبت و ضبط ميشود. ما آيندهاي را ميبينيم که در آن يک سيستم ذخيرهسازي زيستي که بسيار کوچکتر و کاربرديتر از فناوريهاي امروز باشد، بتواند مسير و الگوي تغييرات را در طول زمان به گونهاي غيرمهاجم ذخيرهسازي کند.» نتايج اين پژوهش در مجله معتبر علمي Nature، در ماه تير امسال به چاپ رسيد. موسسه ملي عوارض عصبي - زيستي انستيتو ملي تحقيقات ژنوم انسان و موسسه ملي سلامت امريکا از پشتيبانان اين مطالعه بودند.

توانايي ثبت رويدادهاي مولکولي

محققان اين پروژه شرح ميدهند امکان و توانايي ثبت حوادث به صورت سري و پشت سر هم - مانند يک فيلم در سطح مولکولي - ايده کليدي براي اختراع يا تعريف دوباره مفهوم ثبت و ضبط اطلاعات به کمک مهندسي ژنتيک به حساب ميآيد.

در اين چارچوب ميتوان سلولها را به گونهاي القا کرد تا وقايع مولکولي را (مانند تغييرات در بيان ژنها) در طول زمان و در ماده ژنتيکي ثبت کنند. اين اطلاعات در نهايت به سادگي و با توالييابي ژنوم اين سلولها قابل دسترسي خواهد بود. دکتر شيپمن ميگويد: «اگر ما به اين پله هاي اطلاعاتي دستيابي داشته باشيم، به صورت بالقوه ميتوان از آن به عنوان يک نسخه جهت مهندسي سلولهاي مشابه بهره گيريم. اين دادهها براي مدلسازي بيماريها يا حتي درمان آنها قابليت کاربرد دارند.»

محققان ابتدا بايد نشان ميدادند که مولکول ديانآ را ميتوان براي رمزنگاري دادههايي که الزاما اطلاعات ژنتيکي نيستند به کار گرفت. در واقع هر سري داده را که به صورت متوالي باشد، ميتوان در پله هاي مولکول ديانآ جاي داد؛ حتي يک قطعه فيلم. براي انجام اين پژوهش محققان از فناوري نگارش ژني CRISPR استفاده کردند. ابتدا نشان داده شد که ميتوان يک تصوير را (عکس از دست انسان) به داخل مولکول ديانآ وارد کرد و سپس اين اطلاعات را به درون باکتري انتقال داد. در قدم بعدي فريمهاي يک فيلم ابتدايي را (تصوير سوارکاري به صورت سياه و سفيد که در طلوع عصر سينما، در اواخر قرن نوزده ميلادي، ضبط شده بود) در پله هاي مولکول ديانآ جاي دادند. قبل از اين تحقيقات ثابت کرده بود که به کمک فناوري نگارش ژني CRISPR ميتوان تواليهاي ديانآ را در باکتري وارد کرد.

 CRISPR مجموعه اي از پروتئينها و ديانآ است که به عبارتي ديگر نوعي عمل واکسيناسيون را انجام ميدهد. زماني که يک ويروس به يک باکتري حمله ميکند، اين مجموعه توالي ديانآ خارجي را ميچيند و در داخل ژنوم باکتري ذخيرهسازي ميکند. باکتري به کمک اين فرايند و توالي ذخيره شده، آلودگي ويروسي را تشخيص ميدهد و در حملات احتمالي آينده از خود محافظت ميکند.

دکتر شيپمن توضيح ميدهد: «طبيعت توالييابي CRISPR آن را به سيستمي مناسب جهت ثبت و ذخيره رويدادها در طول زمان بدل ميسازد. به اين ترتيب و با کمک فناوري نگارش ژني پنج فريم کلاسيک سينمايي از يک سوارکاري در اواخر قرن نوزدهم درون مولکول ديانآ ذخيرهسازي شد. در طول پنج روز اين اطلاعات بازخواني و ترجمه شد و محتواي فيلم با دقت نود درصد بازسازي شد.»

مطالعه نمو مغز

اگرچه اين فناوري به صورتهاي مختلفي امکان استفاده دارد، اما محققان اين مطالعه اميدوارند در نهايت بتوانند از آن براي انجام پژوهشها روي مغز استفاده کنند. دکتر شيپمن توضيح ميدهد: «ما قصد داريم از نورونها براي جمع آوري اطلاعات در مورد مراحل نمو مغز بهره گيريم. با چنين سيستم ضبط کننده مولکولي ما قادر خواهيم بود از تکتک سلولهاي مغز به صورت همزمان داده جمعآوري کنيم، بدون اينکه نياز باشد به سلولها به صورت مستقيم نگاه کنيم يا سيستمهاي داخلي آنها را براي جمعآوري اطلاعات مختل کنيم.»

منبع: مجله دانش بنیان