ایران پرسمان

آخرين مطالب

وقتی باکتری‌ها به کارخانه تولید تار عنکبوت تبدیل می‌شوند! خردنامه

وقتی باکتری‌ها به کارخانه تولید تار عنکبوت تبدیل می‌شوند!
  بزرگنمايي:

ایران پرسمان - ایسنا / پژوهشگران «دانشگاه علم و فناوری هنگ کنگ» سعی دارند با تولید تار عنکبوت توسط باکتری‌ها، آن را به یک شگفتی زیست‌پزشکی تبدیل کنند که نویدبخش نوآوری در تولید فیبر نوری، بهبود زخم و ترمیم بافت‌های بدن است.
به نقل از ادونسد ساینس نیوز، ابریشم‌کاران برای قرن‌ها پادشاهی می‌کردند زیرا نخ‌هایی که از کرم‌های ابریشم ساخته می‌شدند، حسادت جهان باستان را برمی‌انگیختند. در دوران جدید، تار عنکبوت به دلیل ویژگی‌های فیزیکی شگفت‌انگیزش، به ماده‌ای برای حسادت کردن تبدیل شده زیرا یک ترکیب قابل توجه از قدرت و انعطاف‌پذیری است.
«فی سان»(Fei Sun) پژوهشگر «دانشگاه علم و فناوری هنگ کنگ»(HKUST) گفت: متأسفانه، تکرار فرآیند تولید تار عنکبوت در مقیاس بزرگ که شبیه به مزارع تاریخی کرم ابریشم است، به این زودی‌ها محقق نخواهد شد. من فکر نمی‌کنم تولید انبوه تار عنکبوت، واقع‌بینانه باشد و باور دارم که مقیاس‌پذیری هنوز یک مسئله بزرگ است.
به گفته سان، پرورش عنکبوت در مزارع به دلیل ماهیت تهاجمی و هم‌نوع‌خواری عنکبوت‌ها غیرممکن است. با وجود این، پیشرفت‌های صورت‌گرفته در زیست‌شناسی مصنوعی به پژوهشگرانی مانند سان امکان می‌دهند تا تار عنکبوت را برای مصارف زیست‌پزشکی که نیازی به تولید در مقیاس بزرگ ندارند، تطبیق دهند.
سان و همکارانش روش جدیدی را برای تولید پروتئین‌های تار عنکبوت در باکتری‌ها توصیف کرده‌اند. فرآیند پیشنهادی آنها نه تنها کارآمد است، بلکه به آنها امکان می‌دهد تا نخ‌ها را به مولکول‌های گوناگونی مجهز کنند که ویژگی‌های طبیعی تار عنکبوت را تقویت می‌کند یا حتی با بافت‌های زنده در تعامل قرار می‌گیرد.
شبکه‌ای از روش‌های جدید
این گروه پژوهشی برای ایجاد «تار عنکبوت قابل تنظیم»، دو فناوری ژنتیکی و شیمیایی را با هم ترکیب کردند. اولین مورد یک روش زیست‌شناسی مصنوعی موسوم به «DNA نوترکیب»(Recombinant DNA) است که به پژوهشگران امکان می‌دهد تا ژن‌های ویژه را جداسازی و اصلاح کنند و حتی آنها را با ژنوم یک گونه دیگر ترکیب کنند.
سان با این روش توانست ژن‌های تار عنکبوت را به باکتری «اشریشیا کلی» انتقال دهد و سلول‌های باکتری را به کارخانه‌های تولید پروتئین تار عنکبوت تبدیل کند.
در مرحله بعد، گروه از روش نسبتا جدیدی در زمینه شیمی مصنوعی به نام «شیمی کلیک»(click chemistry) استفاده کردند. شیمی کلیک به طور خلاصه، روشی برای اتصال مؤثر مولکول‌های پروتئین است که به چیدن قطعات لگو شباهت دارد.
این گروه پژوهشی از روش شیمی کلیک برای افزودن یک برچسب ژنتیکی به پروتئین تار عنکبوت استفاده کردند که به عنوان نقطه اتصال برای سایر مولکول‌های مورد نظر عمل می‌کند. این کار، تار عنکبوت معمولی را به یک چارچوب تبدیل می‌کند که می‌توان آن را با انواع مولکول‌های سودمند پوشاند.
رشته‌های کاربردی
پژوهشگران در دو آزمایش جداگانه توانستند قدرت این فناوری جدید را نشان دهند. ابتدا رشته‌های تار عنکبوت را با آنزیمی به نام «سیلیکاتین»(Silicatein) پوشاندند. این آنزیم توسط اسفنج‌های دریایی برای تبدیل کردن اسید سیلیسیک به سیلیس استفاده می‌شود و ساختاری شیشه‌مانند است که اسفنج‌ها آن را در بدن خود استفاده می‌کنند.
نتیجه این کار، تولید یک هیبرید آلی-معدنی از پروتئین‌های تار عنکبوت بود که در پوششی از سیلیس شیشه‌مانند قرار داشت. این کار نه تنها ثابت کرد که پژوهشگران می‌توانند پروتئین‌های تار عنکبوت را اصلاح کنند، بلکه به گفته سان، شاید بتوانند این پروتئین را به فیبر نوری تبدیل کنند.
پژوهشگران برای نشان دادن پتانسیل پروتئین‌های تار عنکبوت در مصارف زیست‌پزشکی، پروتئین‌های تار عنکبوت را با مولکول‌هایی به نام «لیگاندهای متصل‌شونده به سلول» پوشش دادند. این مولکول‌ها همان طور که از نام آنها پیداست، به سطح سلول‌ها متصل می‌شوند و می‌توان از آنها برای اهداف گوناگونی در بدن مانند بهبود زخم و رشد بافت استفاده کرد.
پروتئین‌های تار عنکبوت که با یکی از دو لیگاند پوشش داده شده بودند، به عنوان بستری برای کشت سلولی مورد استفاده قرار گرفتند. تارهای پوشش‌داده‌شده با لیگاند پس از 10 روز رشد، با سلول‌های بیشتری نسبت به تارهای بدون پوشش پوشانده شدند. سلول‌های روی ابریشم‌های پوشش‌داده‌شده با لیگاند، به شکل بلندتری رشد کردند. این شبیه به نحوه رشد و عملکرد سلول‌های واقعی در بافت‌هایی مانند سیستم عروقی بود که نشان می‌دهد این چارچوب‌ها را می‌توان برای بهبود زخم یا رشد مجدد بافت‌ها به کار برد.
قابلیت‌های بی‌پایان
به گفته سان، این یک اثبات امیدوارکننده برای مفهوم مورد نظر است. پروتئین‌های تار عنکبوت به دلیل قدرت، اندازه کوچک و توانایی مقاومت کردن در برابر تخریب توسط آنزیم‌ها و پروتئین‌های بدن، گزینه مطلوبی هستند. علاوه بر این، چندین پژوهش ادعا کرده‌اند که تارهای عنکبوت، سیستم ایمنی را تحریک نمی‌کنند.
سان معتقد است که اکنون با داشتن روشی برای تولید بهینه تارهای عنکبوت و تبدیل کردن آنها به چارچوب‌های قابل تنظیم، کاربردهای بالقوه تنها محدود به انواع مولکول‌هایی است که می‌توانند به تارها متصل شوند. سان گفت: خوشبختانه، هوش مصنوعی پیشرفته نیز برای این کار در دسترس است.
برنامه‌های هوش مصنوعی قوی مانند «آلفافولد»(AlphaFold) که نحوه تا شدن، عملکرد و اتصال مولکول‌ها و پروتئین‌ها را پیش‌بینی می‌کنند، به سان امکان می‌دهند تا نحوه عملکرد پروتئین تار عنکبوت و بهترین نحوه قرار دادن آن را نشان دهد. بدین ترتیب، پژوهشگران به جای حدس زدن و انجام دادن آزمایش‌ها برای این که ببینند آیا این روش کارآیی دارد یا خیر، می‌توانند در مورد نتیجه فکر کنند و ببینند کدام پروتئین‌ها ممکن است برای هر سناریو کارآیی داشته باشند.
سان و همکارانش اکنون در حال بررسی کردن کاربردهای خاصی برای پروتئین‌های عملکردی تار عنکبوت هستند؛ مانند یک پلتفرم برای رشد مجدد نورون‌ها یا رشد ارگانوئیدها. به نظر سان، این پیشرفت‌ها به خاطر توانایی نگاه کردن به طبیعت برای الهام گرفتن و یافتن راه‌حل است. وی افزود: پژوهشگران می‌خواهند از سیستم‌های بیولوژیکی برای تولید کردن موادی استفاده کنند که قابل مقایسه با کار اجداد ما یا حتی فراتر از کاری است که آنها برای 1000 سال انجام می‌داده‌اند.
این پژوهش در مجله «Advanced Functional Materials» به چاپ رسید.

لینک کوتاه:
https://www.iranporseman.ir/Fa/News/1067267/

نظرات شما

ارسال دیدگاه

Protected by FormShield
مخاطبان عزیز به اطلاع می رساند: از این پس با های لایت کردن هر واژه ای در متن خبر می توانید از امکان جستجوی آن عبارت یا واژه در ویکی پدیا و نیز آرشیو این پایگاه بهره مند شوید. این امکان برای اولین بار در پایگاه های خبری - تحلیلی گروه رسانه ای آریا برای مخاطبان عزیز ارائه می شود. امیدواریم این تحول نو در جهت دانش افزایی خوانندگان مفید باشد.

ساير مطالب

هواپیمایی امارات : سود 6.2 میلیارد دلاری

قیمت برنج هندی قد کشید؛ این برنج در آستانه میلیونی‌شدن است

صفر تا صد هزینه‌های بانکی به صفر می‌رسد؟

دعوای مارموت‌ها وسط خیابانی در چین

سمی ترین آب هم حریف تمساح های غول پیکر نشد!

پایان دور چهارم گفتگوهای ایران و آمریکا؛ وزارت خارجه: مذاکرات سخت اما مفید بود

سرلشکر باقری: نیروهای مسلح در اوج آمادگی کامل قرار دارند

پیام سخنگوی وزارت امور خارجه در مورد پایان چهارمین دور مذاکرات ایران و آمریکا

رویترز: توافق شد مذاکرات با ایران ادامه پیدا کند

زیان 1.5 میلیارد دلاری صنعت گردشگری اسرائیل از جنگ و ناامنی

نماینده کنگره هند: ترامپ نیاز به آموزش دارد

استقبال «اردوغان» از پیشنهاد «پوتین» برای مذاکرات صلح استانبول

حمایت مادورو از ابتکار پوتین برای مذاکره با اوکراین

آتش‌سوزی گسترده در نزدیکی «اشدود» اشغالی و تخلیه خانه‌های مسکونی «کفار آفیو»

روزنامه عبری از 3 اختلاف در روابط تل‌آویو و آمریکا پرده برداشت

پول گندم‌ گندم‌کارها کجاست؟

دولت‌ها چگونه با تورم مقابله می‌کنند؟

خرید ارزان ترین لوله گالوانیزه برق ، از کجا بخریم؟

دنبال این هستیم که تحریم‌ها برداشته شود و نفع آن به ما برسد

«اتاق فرار هوش سیاه»؛ تجربه‌ای متفاوت از آموزش در بیمه دی

وداع تلخ پدر فلسطینی با دخترش

تصاویری از خرس قهوه‌ای در ارتفاعات جنگل‌های هیرکانی

سازوکار احداث نیروگاه‌های خورشیدی در ادارات اعلام شد

هاآرتص: اسرائیل قربانی معامله ایران و آمریکا خواهد بود

نبویان: بر اساس کدام قانون بین‌المللی آمریکا می‌گوید ایران حق ندارد صنعت هسته‌ای داشته باشد؟

بقائی: ایران آماده است به تعامل دیپلماتیک خود ادامه دهد

خشم نتانیاهو از اظهارات ترامپ درباره غنی‌سازی ایران

کاخ سفید: مذاکرات با ایران وارد جزئیات بیشتری شده است

پایان مرحله چهارم مذاکرات ایران و آمریکا

عراقچی: اروپا بیش از پیش خود را در آینده دیپلماتیک غرب آسیا غایب می‌بیند

جزئیات دور چهارم مذاکرات ایران و آمریکا؛ گفت‌وگوها به پایان رسید

روی آوردن ساکنان غزه به شیوه‌های ابتدایی برای مقابله با کابوس قحطی

وزیر جنگ سابق رژیم صهیونیستی: توافق آمریکا با یمنی‌ها، «سقوط غیرقابل وصف» برای اسرائیل است

گام چین و پاکستان برای مهار نفوذ هند در افغانستان

رژیم صهیونیستی تیپ چتربازان را از سوریه به مرزهای غزه منتقل کرد

حکمت/ ضرورت اطمینان به وعده هاى الهى

روش تقلب یک فروشنده در ترکیه برای قرمز نشان دادن هندوانه!

بارش باران و تگرگ در گرمای بشاگرد

ادعای عجیب چینی‌ها: با هوش مصنوعی دیپ‌سیک، جنگنده نسل ششمی ساختیم

چهارمین دور از مذاکرات هیئت‌های ایران و آمریکا آغاز شد

امضای 4 سند همکاری میان ایران و ازبکستان

بقائی: مذاکرات ایران و آمریکا با تبادل پیام از طریق وزیر خارجه عمان ادامه دارد

ادعاهای بی‌اساس وزیر خارجه رژیم صهیونیستی علیه ایران

جزئیات دور چهارم مذاکرات ایران و آمریکا؛ بقائی: گفت‌وگوها با تبادل پیام از طریق وزیر خارجه عمان ادامه دارد

ادعای میرسلیم درخصوص وزرایی که برای استیضاح به مجلس می‌روند؛ با کیف پر از هدیه می‌روند و با کیف خالی برمی‌گردند

مقام‌های آمریکایی: تنش فزاینده‌ای میان ترامپ و نتانیاهو بر سر دو پرونده غزه و ایران وجود دارد

رئیس‌جمهور لبنان: تصمیم برای انحصار سلاح در دست دولت گرفته شده است

احتمال حضور سوریه در نشست سران عرب قوت گرفت

هدیه تسلیحاتی آمریکا به اوکراین

اعتراف کارشناس اسرائیلی به فلج شدن رژیم صهیونیستی در پی حملات یمن