سلول روی تراشه برای کمک به تحقیقات ویروس شناسی

دانشمندان در جستجوی تست‌های تشخیصی، داروها و واکسن‌های بهتر و قوی‌تر هستند که برای این کار لازم است تا رمزگشایی ساختاری ویروس انجام شود. هنگامی که ویروس مورد نظر بیماری‌زا باشد، تحقیق و تست روی آن می‌تواند بسیار خطرناک باشد.

روی بارزیف به همراه شرلی شولمن و اهاد ونشاک در حال کار روی فناوری هستند که بتوانند به این نیاز پاسخ دهند. آنها برای این کار رهیافتی ارائه کرده‌اند که در آن از سلول‌های مصنوعی استفاده شده‌است.

این گروه، سلول مصنوعی میکرومقیاسی ساخته‌اند که می‌توان آن را روی یک تراشه سیلیکونی قرار داد. در انتهای هر محفظه، دانشمندان رشته‌های DNA را به هم متصل کرده و آنها را به‌طور متراکم بسته‌بندی کرده‌اند.

لبه سلول‌های مصنوعی با گیرنده‌هایی مفروش شده‌است، گیرنده‌هایی که می‌توانند پروتئین‌های تولید شده درون سلول‌ها را ضبط کنند.

برای شروع، دانشمندان این سلول‌ها را با هر آنچه که برای تولید پروتئین لازم است، نظیر مولکول‌ها و آنزیم‌هایی که برای خوانش DNA و انتقال آن به پروتئین نیاز است، ترکیب کردند. در ادامه بدون دخالت انسان، گیرنده‌های موجود در این سلول یکی از پروتئین‌های تولید در سلول را به دام انداخت. بقیه پروتئین‌های ویروسی به یکدیگر متصل شده و ساختارهایی تولید می‌شوند که دانشمندان قبلا آنها را برنامه‌ریزی کرده ‌بودند. در این پروژه محققان بخش‌های کوچکی از ویروس را ایجاد کردند که باکتری‌ها را آلوده می‌کند (یک باکتریوفاژ).

بارزیف می‌گوید: «ما دریافتیم که می‌توانیم از طریق طراحی سلول‌های مصنوعی، فرآیند مونتاژ را کنترل کنیم. این مونتاژ شامل ساختار هندسی سلول‌ها، قرارگیری و سازماندهی آنها می‌شود. همه این موارد مشخص می‌کنند که کدام پروتئین‌ها تولید شده و چه چیزی از این پروتئین‌ها تولید شود.»

از آنجایی که این پروتئین‌ها بسیار کوچک هستند، می‌توان تعداد زیادی از آنها را روی تراشه قرار داد. ما می‌توانیم طراحی سلول‌ها را تغییر دهیم به طوری که کارهای متنوعی در محل‌های متفاوت روی تراشه انجام شود.

نتایج این پروژه در قالب مقاله ای با عنوان Programming multi-protein assembly by gene-brush patterns and two-dimensional compartment geometry در نشریه Nature Nanotechnology به چاپ رسیده است.