قد تستفيد بيولوجيا السرطان ودراسات سلامة الأدوية وأبحاث الشيخوخة من مستشعر الفلورسنت الذي تم إنشاؤه في جامعة أوتريخت. تمنح التكنولوجيا الجديدة العلماء القدرة على مشاهدة تلف الحمض النووي وإصلاحه داخل الخلايا الحية في الوقت الفعلي. هذا التطور الموصوف في اتصالات الطبيعة، يتيح أنواعًا من التجارب التي لم تكن ممكنة من قبل.
يواجه الحمض النووي الموجود في خلايانا ضررًا مستمرًا من أشعة الشمس والمواد الكيميائية والإشعاع وحتى العمليات الطبيعية التي تحافظ على أداء الجسم. يتم تصحيح معظم هذا الضرر بسرعة كبيرة. عندما تفشل هذه الإصلاحات، يمكن أن تلعب الأخطاء الناتجة دورًا في الشيخوخة والسرطان والعديد من الأمراض الأخرى.
لسنوات، ناضل الباحثون من أجل مراقبة أحداث الإصلاح هذه فور حدوثها بشكل مباشر. تتطلب العديد من الأساليب التقليدية قتل الخلايا والحفاظ عليها في نقاط زمنية مختلفة، مما ينتج عنه لقطات معزولة فقط بدلاً من عرض مستمر.
مستشعر جديد لتلف الحمض النووي للخلايا الحية
وقد قدم العلماء في جامعة أوتريخت الآن جهاز استشعار يغير هذا الوضع. تتيح أداتهم للباحثين مشاهدة الضرر الذي يظهر ويتلاشى داخل الخلايا الحية وكذلك داخل الكائنات الحية. ووفقا للدراسة المنشورة في مجلة Nature Communications، فإن هذه القدرة تفتح الطريق أمام تجارب كانت بعيدة المنال في السابق.
يصف الباحث الرئيسي تونكاي بوبيك هذا النهج بأنه طريقة للنظر داخل الخلية “دون تعطيل الخلية”. ويشير إلى أن الأدوات الشائعة، مثل الأجسام المضادة والأجسام النانوية، غالبًا ما ترتبط بشدة بالحمض النووي، مما قد يتداخل مع أنظمة الإصلاح الخاصة بالخلية.
يقول: “إن مستشعرنا مختلف”. “إنها مبنية من أجزاء مأخوذة من بروتين طبيعي تستخدمه الخلية بالفعل. وهي تدخل وتخرج من موقع الضرر من تلقاء نفسها، لذا فإن ما نراه هو السلوك الحقيقي للخلية.”
كيف يعمل مستشعر الفلورسنت
يعتمد النظام على علامة الفلورسنت المرتبطة بنطاق صغير مأخوذ من أحد البروتينات الموجودة في الخلية. يتعرف هذا المجال لفترة وجيزة على العلامة التي تظهر فقط على الحمض النووي التالف. ولأن التفاعل لطيف وقابل للعكس، يقوم المستشعر بتسليط الضوء على المنطقة المتضررة مع ترك أعمال إصلاح الخلية دون تغيير.
يتذكر عالم الأحياء ريتشارد كاردوسو دا سيلفا، الذي ساعد في تصميم الأداة وتقييمها، اللحظة التي أدرك فيها إمكاناتها. يقول: “كنت أختبر بعض الأدوية ورأيت المستشعر يضيء بالضبط حيث تضيء الأجسام المضادة التجارية”. “كانت تلك هي اللحظة التي فكرت فيها: هذا سينجح.”
نظرة مستمرة لإصلاح الحمض النووي
التناقض مع الأساليب القديمة لافت للنظر. بدلاً من إجراء العديد من التجارب المنفصلة لالتقاط لحظات مختلفة، يمكن للباحثين الآن مشاهدة تسلسل الإصلاح بأكمله كفيلم واحد متواصل. يمكنهم تتبع وقت ظهور الضرر، ومراقبة مدى سرعة وصول بروتينات الإصلاح ومعرفة متى تحل الخلية المشكلة. يقول كاردوسو دا سيلفا: “تحصل على المزيد من البيانات، ودقة أعلى، والأهم من ذلك، صورة أكثر واقعية لما يحدث بالفعل داخل الخلية الحية”.
قام فريق البحث أيضًا باختبار المستشعر خارج طبق المختبر. استخدم المتعاونون في جامعة أوتريخت الأداة في الدودة C. elegans، وهي كائن حي نموذجي مستخدم على نطاق واسع. كان أداء المستشعر جيدًا بنفس القدر وكشف عن فواصل الحمض النووي المبرمجة التي تحدث أثناء تطور الدودة. بالنسبة لبوبيك، كانت هذه المظاهرة ضرورية. “لقد أظهر أن هذه الأداة ليست مخصصة للخلايا في المختبر فحسب، بل يمكن استخدامها أيضًا في الكائنات الحية الحقيقية.”
تمتد التطبيقات المحتملة إلى ما هو أبعد من مجرد مشاهدة عملية الإصلاح. يمكن ربط مجال البروتين الخاص بالمستشعر بمكونات جزيئية أخرى، مما يسمح للعلماء بتحديد مواقع تلف الحمض النووي عبر الجينوم أو تحديد البروتينات التي تتجمع حول المنطقة المتضررة. يمكن للباحثين أيضًا إعادة وضع الحمض النووي التالف داخل النواة لاختبار كيفية تأثير موقعه على عملية الإصلاح. يقول كاردوسو دا سيلفا: “اعتمادًا على إبداعك وسؤالك، يمكنك استخدام هذه الأداة بعدة طرق”.
أدوات أفضل للأبحاث الطبية والصيدلانية
وعلى الرغم من أن المستشعر ليس علاجًا، إلا أنه يمكن أن يحسن الأبحاث الطبية بشكل كبير. تعمل العديد من علاجات السرطان عن طريق إلحاق ضرر متعمد بالحمض النووي للخلايا السرطانية، وغالبًا ما يتطلب التطوير المبكر للأدوية قياسات دقيقة لمدى الضرر الذي يحدثه المركب.
يقول بوبيك: “في الوقت الحالي، غالبًا ما يستخدم الباحثون السريريون الأجسام المضادة لتقييم ذلك”. “يمكن لأداتنا أن تجعل هذه الاختبارات أرخص وأسرع وأكثر دقة.” ويرى الفريق أيضًا استخدامات محتملة في البيئات السريرية، مثل دراسة الشيخوخة الطبيعية أو الكشف عن التعرض للإشعاع أو العوامل المطفرة الأخرى.
الابتكار يجذب الاهتمام بالفعل. اتصلت العديد من المختبرات بالفريق قبل النشر، وكانت حريصة على استخدام المستشعر في دراسات الإصلاح الخاصة بها. ولدعم هذا الطلب، جعل الباحثون الأداة متاحة دون قيود. ويشير بوبيك إلى أن “كل شيء متصل بالإنترنت. ويمكن للعلماء استخدامه على الفور”.
المصدر :- Health & Medicine News — ScienceDaily
