آخرین اخبار

طراحی ارگانیسم های زنده‌ با استفاده از نرم‌افزار زیست شناسی

همگرا
نوشته شده توسط تیم رصد علمنا

به گزارش پایگاه خبری علمنا،اعمال تغییراتی در کوتاه‌ترین کروموزوم مخمر، منجر به نوشتن برنامه‌ای جهت تسهیل این امر شد. اما هم اکنون به واسطه این نرم‌افزار راه برای ساخت یک مخمر کاملا مصنوعی هموار شده است. پژوهشگران سودای ساخت ژنوم مصنوعی انسان را در سر می‌پروانند.
هنگامی که برای اولین بار جِف بوئِک کروموزومی مصنوعی طراحی کرد، او توالی دی‌ان‌ای را در مایکروسافت ورد می‌نوشت و تصحیح می‌کرد. هدف او ساخت نسخه‌ای تغییر داده‌شده از کروموزوم ۹ مخمر بود که کوتاه‌ترین کروموزوم از ۱۶ کروموزوم ژنوم ارگانیسم بود.
بوئک کدی برنامه‌نویسی کرد که باعث شد تا بعضی از خسته کننده‌ترین مراحل کار تصحیح، اتوماتیک انجام شود و این آغازی بر نرم افزار طراحی ژنوم BioStudio بود.
هنگامی‌که طراحی‌ به اتمام رسید، کروموزومی مصنوعی به دست آمد که در آن قطعات کوچک DNA ساختگی به هم زنجیر شده بودند. پس از طراحی، کروموزوم ۹ یک سلول مخمر معمولی با قطعه مصنوعی تعویض شد تا مشخص شود آیا مخمر با کروموزوم ساختگی نیز به فعالیت خود ادامه می‌دهد یا خیر؟ نتایج مثبت و امیدبخش نهایی در نشریه Nature در سال ۲۰۱۱ منتشر شد. تیم بوئک برای طراحی سایر ۱۵ کروموزوم آماده شد تا مخمری کاملاً مصنوعی، اولین ارگانیسم پیچیده مصنوعی دنیا، ساخته شود.
بوئک در مقاله‌ای که اخیرا در مجله Science منتشر شده است، روند طراحی با استفاده از BioStudio را تشریح می‌کند و همچنین از تکمیل ۵ کروموزوم جدید توسط همکاران در نقاط مختلف دنیا خبر داده است.
BioStudio به تیم بوئک اجازه می‌داد تا در ژنوم مخمر حذف و اضافه‌هایی را اعمال کنند و از این طریق تغییرات دلخواه را در آن ایجاد نمایند. در این برنامه همه اصلاحات ژنوم ضبط می‌شود و اگر بعداً برای بقای مخمر مضر بودند، بازگردانده می‌شوند.
نرم‌افزار این امکان را برای طراحان ژنوم فراهم می‌نماید تا تغییراتی اساسی را به آسانی انجام دهند. محققان درخواست اساسی دیگری نیز از BioStudio داشتند که مربوط به تولید رشته‌های دی‌ان‌ای می‌شد. شرکت‌های فعال در زیست‌شناسی مصنوعی سفارش رشته‌های تولیدی را آسان ساخته‌اند، اما این رشته‌ها بسیار کوتاه می‌باشند. برای پروژه مخمر مصنوعی، محققان سفارش رشته‌هایی از دی‌ان‌ای را می‌دادند که تنها حدود ۷۰ حرف طول داشتند. محققان این رشته‌ها را به بلوک‌های ۷۵۰ جفت‌بازی مونتاژ می‌کردند و سپس این بخش‌های ساختمانی را به هم متصل کرده و حجمی حدود kb4-2 از تکه های کوچک تشکیل می‌شد و سپس تکه‌های kb10 ساخته می‌شد و در نهایت ابرتکه‌های kb 60-30 ساخته می‌شدند.
برای چگونگی تشکیل زنجیره‌های DNA محدودیت‌های ژنتیکی‌ وجود دارند. محققان از BioStudio انتظار داشتند تا هر توالی DNA بلندی را دریافت کند و آن را به “واحد”های کوچکتر تقسیم نماید تا بتوانند آن‌ها را به سازنده‌های DNA سفارش دهند و سپس از این قطعات به صورت ساده‌تری واحدهای بزرگ‌تر را مونتاژ نمایند. به عبارتی دانشمندان می‌خواستند تا پس از اتمام اصلاحات، دکمه‌ای را بفشارند و ژنوم خودش را با یک مدل مونتاژی تطابق دهد.
پس از موفقیت‌های نرم‌افزار گروه در تسهیل امر تصحیح و ساخت دی‌ان‌ای مصنوعی، اخیرا تیم بوئک مقاله ای در مجله Science منتشر کردند و اعلام کردند می‌توان تولید ژنوم انسانی مصنوعی به عنوان بخشی از پروژه عظیم گسترش تکنولوژی مونتاژ DNA را با سرمایه‌گذاری ۱۰۰ میلیون دلاری به انجام رساند.
ژنوم انسان از حدود ۳ میلیارد عنصر اطلاعاتی تشکیل شده است و برای با چنین پروژه عظیمی نیاز است طراحان ژنوم و برنامه نویسان همکاری تنگاتنگی داشته باشند.

درباره نویسنده

تیم رصد علمنا

دیدگاه شما چیست