فلو كان من الممكن، على سبيل المثال، تمييز التعبير الجيني في خلايا الجسم بالألوان، لكانت العمليات البيولوجية الحيوية التي أصبحت الآن مخفية عن الأنظار تتكشف أمام أعيننا. إن ثورة التألق تجعل من الممكن إلقاء الضوء، بكل معنى الكلمة، على النشاط الذي يحدث في الخلايا، لكنها لا تسمح بمراقبة العمليات التي تحدث في أعماق الجسم
حتى عشاق الأفلام بالأبيض والأسود لا يمكنهم إنكار أن إدخال التصوير الفوتوغرافي الملون قد أعطى حياة جديدة لفن السينما. وفيما يتعلق بتوثيق ما يحدث في أجسادنا، فلا بديل عن اللون. فلو كان من الممكن، على سبيل المثال، تحديد التعبير عن الجينات في خلايا الجسم بالألوان، لكانت العمليات البيولوجية الحيوية التي أصبحت الآن مخفية عن الأنظار تتكشف أمام أعيننا. إن ثورة التألق تجعل من الممكن إلقاء الضوء، بكل معنى الكلمة، على النشاط الذي يحدث في الخلايا، لكنها لا تسمح بمراقبة العمليات التي تجري في أعماق الجسم، لأن الأنسجة تحجب الضوء بشكل كامل. توهج البروتينات الفلورية. في دراسة جديدة نشرت اليوم في المجلة العلمية طبيعة التكنولوجيا الحيوية, تمكن علماء معهد وايزمان للعلوم من اختراق الأنسجة بطريقة ملتوية: فقد "حقنوا" حياة جديدة في عمليات المسح الرمادية للتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) وتابعوا بالألوان التعبير عن "جينين مراسلين" مختلفين ( جينات المراسل) في نفس الوقت. "في المستقبل، قد تكون فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي قادرة على استبدال الاختبارات الغازية أو إزالة عينات من الجسم لفحصها تحت المجهر"، يوضح رئيس فريق البحث الدكتور. أمنون بار شيرانفتح الأفق بفضل الاكتشاف الجديد.
عندما مُنحت جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2008 لتطوير البروتينات الفلورية، اعترف أحد الفائزين، الراحل روجر تيسيان، بأن الطريقة لها حدود، وأنه قد يكون من الممكن التغلب عليها في المستقبل بمساعدة طرق أخرى. تقنيات مثل التصوير بالرنين المغناطيسي. وتستند الرؤية التي حددها تيسيان إلى حقيقة أنه، على عكس موجات الضوء، فإن موجات الراديو التي تعتمد عليها طريقة التصوير بالرنين المغناطيسي، لا تحجبها أنسجة الجسم، حتى عندما يتعلق الأمر بالأنسجة السميكة بشكل خاص. ومع ذلك، فإن فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي التي نعرفها اليوم -بالأبيض والأسود- تتكيف بشكل أساسي مع تصوير العناصر الهيكلية، أما تلك المتقدمة، التي تسمح بترميز الألوان، فلم يتم تكييفها لرسم خرائط النشاط الجيني في الخلايا. حتى عندما تم تكييف التصوير بالرنين المغناطيسي سابقًا لمراقبة التعبير الجيني، كان من الممكن مراقبة جين واحد فقط في أي وقت، لأن نشاطه تم تمييزه بنقطة داكنة على خلفية بالأبيض والأسود. ولذلك، فإن القدرة على مراقبة العديد من الجينات التي يتم التعبير عنها في نفس الوقت - ويفضل أن يكون ذلك بمساعدة ألوان مختلفة، مثل وضع العلامات الفلورية - قد تمثل قفزة كبيرة إلى الأمام في مجال التصوير.
قررت مجموعة الدكتور بار شير في قسم الكيمياء الجزيئية وعلوم المواد مواجهة التحدي الذي طرحه تيسيان. الفريق البحثي بقيادة عالمة الكلية د. هيلا علوش أرنون، بالتعاون مع أ.د. شيرال فليشمان وطورت الدكتورة أولغا خيرسونسكي من قسم العلوم الجزيئية الحيوية، طريقة من خطوتين: في الخطوة الأولى، أنشأ الباحثون مجموعتين من الخلايا المعدلة وراثيا، مع تصميم كل مجموعة للتعبير عن واحد من اثنين من البروتينات المحددة. وفي الوقت نفسه، ابتكروا نوعين من أجهزة الكشف الجزيئية المصممة للتحرك عبر مجرى الدم والتراكم فقط في تلك الخلايا التي تعبر عن البروتينات المهندسة. تم تصميم أجهزة الكشف لتعمل على ترددات منفصلة وتتسبب في ظهور ألوان مختلفة في فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي.
وبعد الانتهاء من الاستعدادات، طبق الباحثون الطريقة على فئران المختبر التي تم إدخالها في واحدة من أقوى أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي العاملة في العالم اليوم. ولم يستغرق ظهور اللونين المتوهجين وقتا طويلا: فقد كشفت عمليات المسح الناتجة بدقة عن موقع الخلايا التي تعبر عن البروتينين المعدلين وراثيا في أدمغة الفئران. وبذلك أثبت الباحثون جدوى مراقبة التعبير عن الجينات المختلفة في أعماق الدماغ والجسم باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي. تهدف الدراسات الإضافية إلى تطوير طريقة رسم خريطة لعدد أكبر من الجينات في وقت واحد.
تمهد طريقة التصوير الجديدة هذه الطريق لاستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي لرصد مجموعة واسعة من العمليات البيولوجية في الجسم الحي لأغراض البحث - وفي المستقبل للأغراض الطبية أيضًا. على سبيل المثال، قد تسمح هذه الطريقة للباحثين بتتبع كيفية تأثير إحدى مناطق الدماغ على منطقة أخرى. وإذا تم تكييف هذه الطريقة للاستخدام على البشر، فقد تسمح للباحثين والأطباء باستبدال الاختبارات والإجراءات الغازية. على سبيل المثال، سيكون من الممكن مراقبة علاجات السرطان المبتكرة التي تشمل حقن الخلايا ومراقبة الخلايا المحقونة والخلايا السرطانية في نفس الوقت.
كما شارك في الدراسة نيشانت تيروكوتي، طالب أبحاث في مختبر الدكتور بار شير؛ يوآف بيليج، د. أورلي ديم، د. شيرا ألبيك، د. ألكسندر برانديس وتيبي ميلمان من قسم البنى التحتية لأبحاث علوم الحياة؛ د. ليات أفرام ود. تاليا هاريس من قسم البنى التحتية للبحوث الكيميائية؛ والدكتور نيربهاي ياداف من جامعة جونز هوبكنز.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
