إن تطوير أجهزة الكمبيوتر النانوية التي سيتم استخدامها في التطبيقات الصحية الدقيقة كان حلم العديد من العلماء. والآن، ولأول مرة على الإطلاق، نجح باحثون من جامعة بنسلفانيا في تطوير نوع من أجهزة الكمبيوتر النانوية القادرة على التحكم في نشاط بروتين معين يشارك في حركة الخلايا وتطور السرطان.
[ترجمة د. موشيه نحماني]
إن تطوير أجهزة الكمبيوتر النانوية التي سيتم استخدامها في التطبيقات الصحية الدقيقة كان حلم العديد من العلماء. الآن، ولأول مرة على الإطلاق، نجح باحثون من جامعة بنسلفانيا في تطوير نوع من أجهزة الكمبيوتر النانوية القادرة على التحكم في نشاط بروتين معين يشارك في حركة الخلايا وتطور السرطان. يمهد البحث الجديد الطريق لتطوير حواسيب نانوية معقدة مصممة للوقاية من السرطان وأنواع أخرى من الأمراض وعلاجها.
نجح الباحثون في تطوير "بوابة منطقية" تشبه الترانزستور، وهي نوع من عمليات الحوسبة حيث تتحكم عدة أنواع من المدخلات في نوع المخرجات. يوضح الباحث الرئيسي: "بوابتنا المنطقية هي مجرد بداية المجال المسمى "الحوسبة الخلوية". ويضيف الباحث الرئيسي: "ومع ذلك، فإن النتائج التي توصلنا إليها تعد علامة فارقة مهمة في ضوء حقيقة أنها تثبت القدرة على تنفيذ الإجراءات المعتمدة على الحالة في البروتين والتحكم في نشاطه". "ستسمح لنا النتائج باكتساب فهم أعمق لبيولوجيا الإنسان وأمراضه، وستوفر العديد من الإمكانيات لتطوير علاجات شفاء أكثر دقة."
تتكون البوابة المنطقية الحديثة من مجمعين استشعار يتكيفان مع نوعين من المدخلات - الضوء ودواء الراباميسين. ركز الباحثون على بروتين FAK (كيناز الالتصاق البؤري) الذي يشارك في التصاق الخلايا وحركتها، وهي مراحل أولية في تطور السرطان النقيلي. وقال الباحث الرئيسي: "في الخطوة الأولى، قمنا بدمج مركب حساس للرابامايسين (uniRapr)، والذي قام مختبرنا بتطويره ودراسته بالفعل في الماضي، في الجين الذي يشفر بروتين FAK". "في الخطوة التالية، قمنا بدمج مركب LOV2 الحساس للضوء. وبعد أن قمنا بتحسين المجمعين قدر الإمكان، قمنا بدمجهما معًا في بوابة منطقية واحدة مشتركة."
وقام الباحثون بإدخال الجين المعدل في الخلايا السرطانية (هيلا) وبمساعدة المجهر راقبوا الخلايا في أنبوب اختبار. وقاموا بدراسة تأثير كل نوع من المدخلات (الضوء/الراباميسين) بالإضافة إلى التأثيرات المشتركة لكلا النوعين معًا، على سلوك الخلية. ولم يجدوا فقط أنهم كانوا قادرين على تنشيط بروتين FAK بسرعة باستخدام الضوء/الراباميسين، ولكن هذا التنشيط تسبب أيضًا في خضوع الخلايا لتغيرات داخلية زادت من قدراتها على الالتصاق، مما أدى في النهاية إلى انخفاض قدرتها على الحركة. وقد تم نشر النتائج منذ فترة طويلة في المجلة العلمية المرموقة طبيعة الاتصالات. وقال الباحث الرئيسي: "لقد أظهرنا، لأول مرة على الإطلاق، أننا قادرون على بناء مادة وظيفية من نوع الكمبيوتر النانوي داخل الخلايا الحية يمكنها التحكم في سلوك الخلية". واكتشفنا أيضًا عددًا من الخصائص المثيرة للاهتمام لبروتين FAK، مثل التغييرات التي يتعرض لها في الخلايا عند تنشيطه". وفي الخطوة التالية، يعتزم الباحثون اختبار نظامهم المبتكر في الخلايا الحية أيضًا.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
תגובה אחת
وقد تم تنفيذ تطور مماثل من قبل باحثين من بار إيلان