تغطية شاملة

القنبلة البكتيرية الموقوتة – طور الفريق الإسرائيلي في مسابقة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا آلية تدمير ذاتي للبكتيريا العاملة في مهمة الإنسانية، قبل أن تتحور

تعمل مجموعة من الطلاب من جامعة بن غوريون على تطوير حل يتغلب على مشكلة الطفرات التي قد تحدث في البكتيريا التي تقوم بعمل مطلوب منا - مثلا تنظيف المياه الملوثة - وهي آلية تدمير ذاتي في أعقاب الفعل * يقومون حاليًا برفع الميزانية المطلوبة للتطوير من خلال التمويل الجماعي (انظر المرجع في أسفل المقالة)

شعار مجموعة IGEM BGU التي تعمل على تطوير آلية التدمير الذاتي للبكتيريا الاصطناعية. صورة العلاقات العامة
شعار مجموعة IGEM BGU التي تعمل على تطوير آلية التدمير الذاتي للبكتيريا الاصطناعية. صورة العلاقات العامة

إن التقدم الذي حدث في مجال البيولوجيا التركيبية في السنوات الأخيرة يفتح أمام الباحثين عالمًا جديدًا ومتنوعًا من الإمكانيات. إن القدرة على برمجة البكتيريا وإنتاجها صناعيا، بحيث تقوم بوظائف مختلفة لنا - مثل إنتاج الأدوية أو الفيتامينات داخل الجسم، وتحويل النفايات والعدوى إلى مصادر للطاقة، وتنقية الأنهار ومصادر المياه، وغيرها - هي من الناحية قفزة إلى الأمام للبشرية جمعاء. تعتبر البكتيريا بديلاً متاحًا ورخيصًا للمواد الكيميائية باهظة الثمن والملوثة. فلماذا لا يزالون في المختبرات ولا يملأون حياتنا؟

كل تقدم تكنولوجي يصاحبه خوف من المجهول. في حالتنا، الخوف يتعلق بإدخال كمية كبيرة من البكتيريا إلى بيئة ما. الخطر الكبير هو أن التوازن البيئي سوف ينتهك. وذلك لأن المواجهة بين البكتيريا المتوسطة والظروف البيئية الفريدة، مثل درجة الحرارة والرطوبة، يمكن أن تسبب طفرة في البكتيريا. وهذا يمكن أن يؤدي إلى خلل بيئي خطير، وستكون عواقبه كارثية. لقد نشأت مشكلة حقيقية تعيق تطوير المجال بأكمله.

تقوم مجموعة من الطلاب من جامعة بن غوريون بتطوير حل يلتف حول المشكلة. بدلاً من التعامل مع توقعات معقدة ومعقدة للمستقبل، طورت iGEM-BGU طريقة لإنتاج آلية التدمير الذاتي في البكتيريا. وهكذا، في غضون فترة زمنية قصيرة بعد القيام بالإجراء المطلوب، سوف تدمر البكتيريا نفسها. سوف تختفي حالات عدم اليقين في استخدام البكتيريا. ولن يشكل الخطر البيئي عقبة بعد الآن. سينفتح أمام الجنس البشري عالم جديد من الإمكانيات.

كيف يفعلون ذلك؟

وبحسب عساف كازاكوف، أحد أعضاء المجموعة، فقد طور الباحثون بالفعل طريقتين متوازيتين: PASE 1 (التخلص الذاتي الذاتي المبرمج)، والذي يعتمد على عدد أجيال البكتيريا، وPASE 2، الذي يعتمد على عمر حمض معين . في الطريقة الأولى، يتم إدخال البروتينات السامة والدواء الخاص بها - البروتين الكابت، المعروف باسم الكابت - إلى البكتيريا في نفس الوقت. يتم إدخال المثبط بكمية محدودة، وبعد عدد معين من الأجيال لا يبقى لدى البكتيريا ما يكفي من هذا البروتين. ثم يتم التعبير عن البروتينات السامة وتموت البكتيريا. الطريقة الثانية، المرحلة 2، أكثر تعقيدًا بعض الشيء. وبمساعدة خبراء هندسة البروتين المشهورين عالميًا، ابتكر الطلاب حمضًا أمينيًا اصطناعيًا. الأحماض الأمينية هي في الواقع "وقود البكتيريا". وقد تم تصميم البكتيريا بحيث يجب أن يكون لديها هذا الحمض الأميني من أجل البقاء. الآن، حساب بسيط لنصف عمر البروتين سينتج عنه الوقت المتبقي لحياة البكتيريا. يتطلب التطور المعقد التكامل بين مجالات المعرفة المختلفة. ولهذا السبب يضم فريق بن غوريون طلابًا من هندسة التكنولوجيا الحيوية والمعلوماتية الحيوية وعلوم الكمبيوتر والكيمياء."

iGEM ​​هي مسابقة دولية مرموقة تهدف إلى تعزيز الابتكار وريادة الأعمال في مجالات البيولوجيا التركيبية والهندسة الوراثية. وتعتبر المسابقة التي تنظمها جامعة MIT الأمريكية من أهم المسابقات على الساحة العلمية العالمية اليوم. المسابقة مخصصة للطلاب الجامعيين وتشارك فيها مئات الفرق من جميع أنحاء العالم. iGEM-BGU هي المجموعة الوحيدة من إسرائيل المشاركة هذا العام وستتنافس ضد جميع الجامعات الرائدة في العالم.

وستقام المرحلة نصف النهائية في أكتوبر المقبل في مدينة ليون الفرنسية، بينما ستقام المرحلة النهائية في الأول من نوفمبر في جامعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في بوسطن، ماساتشوستس. حصلت المجموعة على أكبر قدر من التمويل للمسابقة، ولكن ليس كله. لاستكمال التوظيف بدأت المجموعة حملة تمويل جماعي على موقع Adstart. بالإضافة إلى ذلك، أنتجت المجموعة فيديو رسوم متحركة قصير وبسيط يشرح المشروع أيضًا لعامة الناس، الذين لا يتحدثون لغة الحمض النووي والأحماض. يمكنك العثور عليها هنا
http://www.youtube.com/watch?v=da4Rj3W3asI.

تعليقات 7

  1. بادئ ذي بدء، الإفصاح الكامل - أنا عضو في فريق الطلاب المعني. وفي حالتنا، سأحاول تناول مجموعة متنوعة من الردود هنا، على أمل أن يتم إنشاء مناقشة مثيرة للاهتمام ومثمرة.
    أول شيء مهم أن نفهمه هو أنه لا توجد حاليا أي آليات مصممة بهذه الطريقة توفر هذا النوع من الحماية، بالطبع هناك العديد من الأسئلة والشكوك، ولكن حاولي عدم رمي الماء مع الطفل، هذا فقط خطوة على الطريق نحو آلية أمان حقيقية وفعالة.
    نعم يمكن أن يكون هناك خلل، نعم هناك احتمال معقول أن يكون هناك طفرة، ولكن دعونا نرى أولاً في المختبر أنه من الممكن تصميم آلية تدمير ذاتي من الصفر، سنرى الجدوى، بعد ذلك سوف نتعلم المزيد ونجري التحسينات.
    إن عالم البيولوجيا التركيبية هو عالم جديد ويتطور بسرعة مذهلة، لذا حاول ألا تستبعده مسبقًا.
    الآن أكثر تفصيلاً قليلاً-
    1) السلاح الذي تحوله البكتيريا ضد نفسها وكذلك البروتين الإضافي الموجود في A. هي دروع ليست جديدة في عالم البكتيريا، فهي مأخوذة من العاثيات المعروفة (فيروسات البكتيريا)، ولها تأثير فقط ضد البكتيريا، وفقط عندما تأتي كجزء من A. محددة للغاية، أي أن معلوماتها الجينية يتم تداولها بين البكتيريا لبعض الوقت، و"اللغز" الذي يتم تجميعها فيه الآن هو فقط ابتكار جيني .
    2) بالنسبة إلى "السائل" لم يتم وصف درجة الماجستير في الكابح بشكل صحيح، ما يحدث هو أن البكتيريا لديها آلية تعرف كيفية إنتاج الكابح فقط في ظل ظروف معملية (في وجود مادة غير طبيعية لا توجد إلا في (مختبر)، وبمجرد إطلاقه في البيئة لا يمكنه إنتاج المزيد من المثبطات وببطء مع استنفاد الانقسامات من مخازن المثبطات المنتجة في ظروف المختبر حتى لا يعود فعالا، ومن ثم الخلية التي تنتج السم (ال "السم") يتوقف عن القمع ويدخل حيز التنفيذ.
    والسمة الموروثة هي سمة "إنتاج المثبط في ظروف المختبر" وبالتالي فإن النسل الموجود بالفعل خارج المختبر لم يعد ينتجه. إن كمية المثبط الموجودة في البكتيريا الأم (التي لا تزال تنتجها في المختبر) هي كمية مادية من البروتين يتم توزيعها بين نسلها.

    إن ماجستير العلوم الأكثر ابتكارًا من حيث علم الوراثة البكتيرية والذي لا يقل إثارة للاهتمام هو على وجه التحديد ماجستير العلوم الثاني، حيث نقدم قدرة البكتيريا على استخدام حمض أميني غير طبيعي (لم تعد هذه معلومات وراثية متداولة في عالم البكتيريا)، و وجعلها تعتمد على هذا الحمض.
    نحن نتابع المنشورات فلا تتردد في السؤال (الأفضل في مجموعتنا على الفيسبوك) وسنحاول الرد على الأمر 🙂

  2. "يتم إدخال المثبط بكمية محدودة، وبعد عدد معين من الأجيال لا يبقى لدى البكتيريا ما يكفي من هذا البروتين"

    لم أفهم، عندما تتكاثر البكتيريا، أليس من المفترض أن ترث نفس الكمية من المثبط الذي يحتويه جسمها لنسلها؟ ما هو مكتوب هنا يبدو إلى حد ما مثل حيوان سيكون لنسله ذيل يبلغ نصف طول ذيل الوالدين، وسيكون لنسله ذيل يبلغ نصف طول ذيله مرة أخرى، كيف يكون هذا ممكنًا وراثيًا؟

  3. ومن المعروف أن آليات التدمير تعمل دائماً ومن المستحيل أن يحدث خلل أو طفرة تجعلها لا تعمل، أو حتى أن يستخدم السم لصالحه...

    أن البكتيريا هي أبطال العالم في الطفرات وتقوم بذلك منذ مليارات السنين استجابةً للضغوط البيئية.

    لذلك دعونا نأخذ آلية لا نفهمها تمامًا (البكتيريا لديها تعقيد هائل)، ونسلحها بسلاح (موجه حاليًا نحو نفسها) يتمتع بقدرة تكاثر غير محدودة ونطلقه في البيئة. سيكون على ما يرام…

  4. أفكار جميلة وأتمنى أن تنجح.
    ولكن هناك مصطلح مهم لاستخدامه بشكل صحيح. عادةً ما تقوم المشاريع التي تجمع الأموال بذلك بعد أن تكون قد تصورت فكرة ما أو تصورتها، والآن يتعين عليها تطويرها. ولذلك، فإن استخدام مصطلح "متطور" (السطر الأول في الفقرة الرابعة) قد يكون غير دقيق بل ومضللاً.

  5. هناك شيء اسمه النقل الجانبي للجينات
    هناك العديد من البكتيريا التي يمكنها أن تأخذ أو تعطي جينات لبكتيريا من نوع آخر، وهناك عدة آليات مختلفة لذلك، مثل البلازميدات والعاثيات، لذلك، حتى لو ماتت البكتيريا، فلا يزال من الممكن نقل الجينات المهندسة إلى العاثيات أو نوع آخر على الرغم من أن الفرص تنخفض بشكل كبير.

  6. 1) إذا كانت آليتها بيولوجية فمن الممكن أيضًا أن تكون متحورة
    2) يكفي أن آليتهم فعالة بنسبة 99.99999% فقط حتى ينهار مفهومهم بالكامل...

    ولكن مثيرة للاهتمام. تهنئة.

ترك الرد

لن يتم نشر البريد الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها *

يستخدم هذا الموقع Akismat لمنع الرسائل غير المرغوب فيها. انقر هنا لمعرفة كيفية معالجة بيانات الرد الخاصة بك.