تا حالا فکر کردید که کاش میشد کاری کنیم سلول‌های بدنمون خودشون بهمون بگن که دقیقاً چه اتفاقایی اون تو میوفته؟ دانشمندان دانشگاه رایس (Rice University) یه کار باحال کردن و تونستن سلول‌های زنده رو طوری مهندسی کنن که وقتی یه تغییر خاص توشون رخ میده، شروع میکنن به درخشیدن! خودتون فکر کنید، سلول‌ها مثل چراغ چشمک‌زن هر وقت اتفاق مهمی واسشون میوفته یه علامت واضح بهمون نشون میدن.
خب حالا این ماجرا چرا اینقدر جذابه؟ توی تحقیقات معمولی برای فهمیدن تغییرات پروتئین‌ها (که یکی از اصلی‌ترین سازنده‌ها و کارگرهای سلول هستن)، معمولاً باید سلول رو باز کنیم یا مواد شیمیایی مختلف بهش بزنیم که خودش موجب خراب شدن شرایط طبیعی‌شون میشه. اما این روش کلاً همه این دردسرها رو حذف کرده! دانشمندها اومدن یه اسیدآمینه جدید به اسم “بیست‌ویکمین اسید آمینه” (یعنی یه واحد ساختاری جدید، چون بدن معمولا فقط ۲۰ مدل اسید آمینه داره) به سلول‌ها اضافه کردن و از طریق اون تونستن “تغییرات پساترجمه‌ای” یا همون PTMها رو به صورت زنده، سر جاش و در لحظه زیر نظر بگیرن. بعد اگه براتون سؤال شد PTM چیه؟ بدونید که اون تغییرات کوچیکی‌ان که بعد تولید پروتئین روشون اعمال میشه و کلی کار مهم مث رشد و پیری و بیماری رو کنترل میکنه!
داستان جالبتر اینجاست که این روش هم توی باکتری جواب داده، هم توی سلول انسانی و حتی مدل‌های زنده‌ی تومور (یعنی سلول‌های سرطانی شبیه‌سازی‌شده تو آزمایشگاه)! این یعنی یه روش دقیق و بی‌خطر که تقریبا هرجا بخوای می‌تونی استفاده‌ش کنی.
تو این پروژه، با مهندسی سلول‌ها طوری تنظیم‌شون کردن که خودشون بتونن یه نسخه شب‌تاب از “لیزین” (Lysine یه اسید آمینه مهم) تولید کنن. هر وقت پروتئین‌های سلول یه جور خاص تغییر پیدا میکنن (مثلاً استیلاسیون بشن – استیلاسیون یعنی اضافه شدن یه گروه شیمیایی استیل به پروتئین که عملکردش رو عوض میکنه)، این قسمت شب‌تاب شروع میکنه به نور دادن! یعنی دیگه لازم نیست کاری کنیم که سلول رو بکشیم تا ببینیم چی کار کرده، خودش با نور دادن خبرمون میکنه.
یه مرحله مهم تو این تحقیق این بوده که تونستن آنزیم‌هایی بسازن که “استیل‌لیزین” رو تو سلول ایجاد کنن و اون رو دقیقاً سر جای درست تو پروتئین بکارن. همین باعث میشه موقع این تغییراتِ حیاتی، پروتئینِ گزارشگر (مثلاً پروتئین شب‌تاب یا آنزیم مخصوص) روشن شه و ما بفهمیم دقیقاً کی و کجا چه اتفاقی افتاده.
از جذابیت‌های این روش همین بس که برای بررسی فعالیت آنزیم‌هایی مثل SIRT1 (که کلی تو التهاب و سرطان نقش داره و یه جور “تنظیم‌کننده پساترجمه‌ای”ـه)، دانشمندها تونستن با این سلول‌های چشمک‌زن بفهمن کِی این آنزیم فعال یا غیرفعال میشه. مثلاً اینو فهمیدن که حتی وقتی SIRT1 رو مهار می‌کنیم لزوماً رشد برخی سلول‌های سرطانی متوقف نمیشه! یعنی تازه داریم واقعیت صحنه رو همونجور که هست می‌بینیم، بدون حدس و گمان.
حال کنید، دانشمندها گفتن وقتی برای اولین بار موفق شدن توی بافت زنده عملکرد این تغییرات رو که معمولاً نامرئیه، با چشم خودشون ببینن، واقعاً هیجان‌زده شدن! گفتن انگار داریم یه نمایش خفن از دنیای بی‌صدای پروتئین‌ها رو جلوی چشممون می‌بینیم.
این فناوری فقط به تحقیقات سرطان محدود نیست؛ هر جایی که بخوایم تغییرات لحظه‌ای سلول‌های زنده رو بررسی کنیم، میشه ازش استفاده کرد، حتی میشه روند درمان بیماری‌ها رو هم باهاش پایش کرد. مثلاً برای پیدا کردن داروهای جدید که آنزیم‌های مربوط به PTMها رو هدف میگیرن کاملاً کاربردیه.
قراره نسخه‌های پیشرفته‌تری از این سیستم ساخته بشه که بتونه تغییرات بیشتری رو شناسایی کنه یا حتی توی مدل‌های پیشرفته‌تر مثل “ارگانوئید انسانی” (ارگانوئید یعنی مدل کوچولو و آزمایشگاهی از اعضای بدن مثل کبدِ مینیاتوری نسل جدید)، تست بشه. این کار می‌تونه پزشکی رو خیلی شخصی‌تر و پیشرفته‌تر کنه.
به قول نویسندگان مقاله: این سنسورهای زنده یه ابزار نوآورانه واسه دیدن دنیای دینامیک و کم‌یاب PTMها هستن، و می‌تونن راه ما رو برای فهم بهتر بیماری‌ها، پیدا کردن دارو و شاید درمان‌های دقیق‌تر باز کنن. یعنی سیگنال‌های نامرئی پروتئین‌ها رو تبدیل میکنن به داستان‌های روشن و قابل دیدن! این مطالعه با حمایت چندین سازمان بزرگ علمی و تحقیقاتی انجام شده و واقعاً یه قدم اساسی برای دیدن “رقص مولکول‌ها” توی زندگی سلول‌هاست.
منبع: +
