هوشمندسازی سلول‌ها با مخمرهای مهندسی‌شده

مخمر مهندسی‌شده ممکن است قادر باشد رفتارهایی پیچیده برای هماهنگی سیستم چندسلولی (مانند سیستم ایمنی ما) انجام دهد. در این صورت ممکن است روزی این سلولها برای تشخیص آنفولانزا یا مالاریا با یکدیگر همکاری کنند؛ بدین ترتیب که بزاق دهان را به بسته مخمر اضافه کنیم و ببینم که تغییر رنگ میدهد یا خیر.
آرجون خاخار ، دانشجوی دکترای مهندسی زیستی دانشگاه واشنگتون (University of Washington) و نیکولاس ج.بولتن ، دانشجوی دکترای مهندسی برق دانشگاه واشنگتون، در پی این قضیه بودند که آیا با تحریک یک سلول مخمر میتوان کاری کرد که سیگنالی در سلول دیگر ایجاد شود یا خیر.
آنها در آزمایشات اولیه از هورمون گیاهی آگزین برای خاموش کردن ژن هدف در سلول دیگر استفاده کردند. ژن خاموش‌شده یک ژن ژلفیش تزریقی (inserted jellyfish gene) است که فلوئورسنت مخمر را سبز مینماید. سلولهای مخمر به صورت طبیعی هورمون آگزین را نمیشناسند و پاسخی به آن نمیدهند.
دکتر اریک کلاوینز ، استادیار مهندسی برق دانشگاه واشنگتون میگوید: «هدف از این پروژه این بود که آیا ما میتوانیم با کمک هورمون گیاهی آگزین سلولهایی ایجاد کنیم که بتوانند به صورت واقعی با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. ما تاکنون پیغام پیچیدهای ارسال نکردیم. یک سلول میگوید "سلام" و سلول دیگر پاسخ میدهد "من میتوانم صدایت را بشنوم".»
زیست‌شناسان که بخشهای ژنتیکی را مونتاژ میکنند در اینجا به کمک آمدند و برای ساخت ماژولی برای ارتباط سلول با سلول در موجوداتی که به صورت طبیعی این ارتباط را ندارند، به تکاپو افتادند. تیم دانشگاه واشنگتون با معرفی فاکتوری برای تغییر حساسیت آگزین در سلول‌ها بر این مشکل فائق آمد.
محققین در ابتدا دریافتند چگونه سلول مخمر را تحریک نمایند تا آگزین تولید کند؛ آگزین هورمون تطبیقپذیری است که میتواند همه چیز را از ریشه گیاه کنترل نماید. تیم با حدس و خطا فهمید که آنزیم حاصل از میکروبهای خاک میتواند مخمر را تحریک کند و مواد شیمیایی در دسترس را به هورمون گیاهی آگزین تبدیل نماید.
هنگامی که سلول فرستنده هورمون گیاهی آگزین را آزاد میکند، پروتئین اضافی که محققان آن را به سلول دریافت کننده اضافه کردهاند، قادر است ژن ژلفیش تزریقی را خاموش کند، در نتیجه رنگ سبز سلول دریافت کننده نیز از بین می‌رود.
از آنجایی که آگزین یک هورمون گیاهی است، سلولهای پستانداران آن را نادیده میگیرد، در نتیجه باعث میشود آگزین پتانسیل خوبی برای ژن درمانی یا کاربردهای دیگر در انسان داشته باشد. این روش که از آراِناِی راهنما برای هدف‌گذاری ژن مورد نظر استفاده می‌کند ممکن است منجر به تعدادی تغییرات ژنتیکی یا رفتاری شود.