سلول‌های معمولی هم هوشمند می‌شوند

به گزارش پایگاه اینترنتی دانشگاه کالیفرنیا، سانفرانسیسکو، محققان موسسه طراحی پروتئین دانشگاه واشنگتن (IPD) و دانشگاه کالیفرنیا سانفرانسیسکو (UCSF) این پروتئین را با استفاده از یک کامپیوتر طراحی و سپس آن را در آزمایشگاه ساختند. این پروتئین در داخل سلول‌های زنده مدارهای بیولوژیکی جدیدی می سازد که باعث می‌شود سلول‌های عادی به سلول‌های هوشمند با توانایی‌های قابل توجه تبدیل شوند. 

این پروتئین جدید Latching Orthogonal Cage-Key pRotein یا «لاکر» (LOCKR ) نام دارد؛ لاکر در ساختار خود شبیه یک بشکه است؛ زمانی که باز می‌شود یک بازوی مولکولی را نمایان می‌سازد که می‌تواند برای کنترل مجازی هر رویه سلولی مهندسی شود. بازوی لاکر تا زمانی‌که بشکه باز نشده است مخفی می‌ماند. همان‌طور که از نام این پروتئین مشخص است، این بشکه تا زمان مواجهه با یک «کلید» مولکولی - یک پروتئین که توسط محققان برای باز کردن قفل این بشکه طراحی شده است -  بسته می‌ماند. لاکر در حقیقت در غیاب این کلید خاموش می‌شود و این کلید آن را روشن می‌سازد.

توانایی کنترل اینکه لاکر چه زمانی روشن یا خاموش باشد به این معنی است که این پروتئین بسیار شبیه یک سوییچ الکترونیک عمل می‌کند، به‌طوریکه هنگامی که خاموش است یک پپتید مهم را درون یک محفظه نگاه می‌دارد اما به محض مواجهه با یک کلید مولکولی باز شده و پپتید را در فضای خارج آزاد می‌سازد. 

حوزه پزشکی همواره با یک مشکل بزرگ مواجه است؛ بسیاری از درمان‌ها تنها زمانی موثر و بی‌خطر هستند که درست به موقع و در دوزهای بسیار دقیق اعمال شوند، اما زمانی که بسیار زود یا دیر و یا به اندازه بسیار زیاد و یا کم اعمال شوند، بی‌تاثیر و حتی مضر هستند. در وضعیت‌های بسیاری پزشکان برای اینکه بدانند دارو را چه زمانی و به چه اندازه‌ای باید تجویز کنند، هیچ راهی ندارند.

اکنون محققان موسسه طراحی پروتئین دانشگاه واشنگتن (IPD) و دانشگاه کالیفرنیا سانفرانسیسکو (UCSF)، با ساخت این پروتئین مصنوعی که سلول‌های عادی را به سلول‌های هوشمند تبدیل می‌کند یک راه‌حل قابل توجه برای این مشکل ارائه داده‌اند؛ این سلول‌های هوشمند است شبیه ربات‌های کوچک خودکار عمل می‌کنند و در آینده ممکن است برای تشخیص آسیب، بیماری و ارائه کمک در زمان مناسب و در اندازه مناسب استفاده شوند.

موضوع شگفت‌آور این است که این راهکار محققان نیازی به دخالت مستقیم انسان‌ها نیز ندارد. این پروتئین مصنوعی که در داخل سلول‌های زنده فعالیت می‌کند اولین پروتئین از نوع خود است که با استفاده از کامپیوتر طراحی و در آزمایشگاه ساخته شده است. از این پروتئین می‌توان برای ساخت مدارهای بیولوژیکی جدید در داخل سلول‌های زنده استفاده کرد. این مدارها سلول‌های معمولی را به سلول‌های هوشمند تبدیل می‌کند که توانایی‌های قابل توجهی دارند.

LOCKR یک فناوری بیوتکنولوژی است که از ابتدا تا انتها توسط انسان ساخته شده است. این موضوع یک سطح بی‌سابقه از کنترل را بر روش تعامل پروتئین‌ها با دیگر ترکیبات سلول ارائه داده و به محققان اجازه می‌دهد تا مشکلات حل نشده در حوزه زیست‌شناسی و آنهایی را که پیش از این حل‌نشدنی بودند و کاربردهای مهمی در حوزه پزشکی و صنعت دارند، حل کنند.

ساختار و نحوه عملکرد این پروتئین مصنوعی در دو مطالعه در مجله Nature منتشر شده است.