التقارير من الميدان

كيفية إدخال الجين المراسل الذي يخبرنا عما يحدث في خلايا العضو المريض، دون أن يقوم الجسم بتكسيره

من اليمين: د. باتيا كوهين، بروفيسور ميخال نعمان، فيكي فليكس وكيرين زيف.

يواجه علماء الأحياء الحاجة إلى تلقي معلومات في الوقت الفعلي حول الأحداث التي تجري في العالم الجزيئي، ويستخدمون خدمات "الجينات المراسلة"، التي تنقل بيانات دقيقة مباشرة من مراكز الأحداث داخل الخلايا. عالم مهتم بالتعرف على نشاط جين معين يرتبط به، باستخدام أساليب الهندسة الوراثية، وهو جين مراسل يتبعه. يؤدي تنشيط الجين المراسل إلى إنتاج بروتين يمكن اكتشافه بسهولة. على سبيل المثال، GFP هو أحد الجينات المراسلة الشائعة، لأنه عندما يتم التعبير عنه كبروتين، فإنه "يعلن" وجوده من خلال الضوء الأخضر الذي ينبعث منه. يتيح هذا التقرير للعلماء الحصول على معلومات موثوقة حول الأماكن والأوقات وكثافة تنشيط الجين، وآليات التحكم في تنشيطه، وما إلى ذلك.
ولكن بسبب تشتت الضوء في أنسجة الجسم، فإن القدرة على تحديد موقع البؤرة التي ينبعث منها الضوء تكون منخفضة. ولحل المشكلة، يحاول الباحثون العثور على الجينات المراسلة التي يمكن اكتشاف نشاطها باستخدام أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI). ومع ذلك، فإن جميع الجينات التي تم اقتراحها حتى الآن كمرشحة لهذا الدور تتطلب توفير مادة إضافية، والتي ستسمح لجهاز التصوير بالرنين المغناطيسي بالكشف عن إشارة الجين المبلغ عنه. وهذه المواد غير قادرة على المرور عبر الحواجز الطبيعية المختلفة في الجسم، وبالتالي تمنع وصول الجينات المراسلة إلى العديد من المناطق المهمة. وبالتالي، على سبيل المثال، لا يمكنهم تقديم معلومات حول تطور الجنين (محاطًا بحاجز المشيمة)، أو عن الجهاز العصبي المركزي (الموجود خلف حاجز الدم في الدماغ).
نجح البروفيسور ميخال نعمان والدكتورة باتيا كوهين من قسم المراقبة البيولوجية في معهد وايزمان للعلوم، مع طالبي البحث فيكي فلاكس وكيرين زيف، مؤخرًا في تخليق فئران معدلة وراثيًا، تحمل جينًا مراسلًا جديدًا واعدًا، قادرًا على التغلب على هذه المشاكل. يقوم الجين المراسل، المسمى الفيريتين، بتشفير البروتين الذي يلعب دورًا مهمًا في الجسم: فهو يلتقط الحديد من الخلايا ويعادله. يؤدي الإنتاج الزائد لبروتين الفيريتين، عن طريق طرق الهندسة الوراثية، إلى زيادة تخزين الحديد في الخلايا. ويمكن رؤية هذه التغييرات من خلال التصوير بالرنين المغناطيسي، دون الحاجة إلى إعطاء أي مادة خارجية إضافية.
وفي دراسة نشرت نتائجها في المجلة العلمية Nature Medicine، أظهر الباحثون أن الفيريتين يعمل كجين مراسل دقيق وفعال وموثوق. تم التقاط تقاريره من الكبد، ومن الخلايا البطانية (الخلايا التي تبطن الأوعية الدموية) ومن المراحل المختلفة أثناء تطور أجنة الفئران، بشكل جيد بواسطة جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي. الدكتور كوهين: "قد يساعد هذا النهج في دراسة نشاط الجينات المختلفة في عمليات النمو، وفي مراقبة الخلايا المهاجرة في الجسم. وسيكون من الممكن أيضًا استخدام هذه الطريقة في البحث عن نماذج لأمراض مختلفة، على سبيل المثال في الكبد والدماغ، وفي مراقبة تطور الأورام.