هؤلاء الميكوبلازما كابريكولوم لقد استوعبت الخلايا البكتيرية جينومًا مُصممًا هندسيًا من بكتيريا قريبة الصلة بها، الميكوبلازما mycoides.الائتمان: توماس ديرينك، NCMIR / مكتبة الصور العلمية

قام الباحثون بإحياء الخلايا البكتيرية “الميتة” عن طريق استبدال الحمض النووي البائد بالجينوم العامل لنوع آخر.

هذا العمل الفذ — تم الإبلاغ عنه على خادم الطباعة المسبق bioRxiv هذا الشهر¹ – يمكن أن يعزز الجهود المبذولة لإعادة هندسة الحياة الميكروبية عن طريق نقل الجينومات بأكملها إلى البكتيريا لإضفاء خصائص مفيدة عليها، مثل صنع الأدوية أو الوقود الحيوي.

إن عمليات نقل الجينوم هذه، بما في ذلك تلك التي أدت إلى ظهور “خلايا الزومبي” هذه، لم تتم حتى الآن إلا بين الأنواع الموجودة ضمن فئة بكتيرية واحدة. ولكن إذا تمكن الباحثون من تصنيع الزومبي بشكل روتيني من بكتيريا أخرى، فيمكن استخدام هذا النهج لاختبار الجينومات المهندسة من الأنواع الأكثر شيوعًا التي تمت دراستها، مثل المادة الأساسية المختبرية. الإشريكية القولونية.

يقول أوليفييه بوركوفسكي، عالِم الأحياء الاصطناعية في المعهد الوطني الفرنسي للبحوث الزراعية والغذاء والبيئة (INRAE) وجامعة باريس ساكلاي: “بالنسبة لي، تمثل هذه الورقة خطوة مهمة إلى الأمام في مجال هندسة الجينوم في البيولوجيا التركيبية”.

منذ أكثر من 15 عامًا، قام الباحثون بتركيب كيميائيًا لجينوم البكتيريا المكون من 1.1 مليون زوج قاعدي الميكوبلازما mycoides وزرعها في الخلايا الحية من الأنواع ذات الصلة الوثيقة الميكوبلازما كابريكولوم², خلق ما أطلقوا عليه أول خلية اصطناعية.

أضاف الفريق، الذي ضم بعض الباحثين من الدراسة الأخيرة، جينًا إلى المادة الاصطناعية م. com.mycoides الجينوم الذي ينقل المقاومة للمضاد الحيوي التتراسيكلين. وهذا يعني أنه إذا قام الباحثون بزرع الجينوم في م ومن ثم إنماء تلك الخلايا المتلقية في وجود التتراسيكلين، لن تبقى الخلايا على قيد الحياة إلا إذا استوعبت الجينوم الاصطناعي بنجاح – وهي علامة على نجاح الاختبار.

نجحت دراسة أجريت عام 2016 في زرع الجينومات بين الأنواع الموجودة في نفس فئة البكتيريا الميكوبلازما، تسمى الرخويات³. لكن الجهود المبذولة لزرع الجينومات على نطاق أوسع باءت بالفشل، كما يقول جون جلاس، عالم الأحياء الاصطناعية في معهد جيه كريج فينتر (JCVI) في لا جولا، كاليفورنيا، ومؤلف كل من النسخة الجديدة ودراسة الخلايا الاصطناعية. وتبين أن النجاحات الواضحة مع البكتيريا الأخرى كانت نتائج إيجابية كاذبة، لأن جينومات الخلايا المتلقية كانت قادرة على دمج جينات مقاومة للمضادات الحيوية من خلال عملية تسمى إعادة التركيب المتماثل. وهذا يعني أن الخلايا المتلقية ستبقى على قيد الحياة حتى لو لم تستوعب الجينوم المتبرع به بالكامل. (م لم يعط نتائج إيجابية كاذبة في التجارب قبل 15 عامًا لأنه لا يتمتع بقدرة إعادة التركيب هذه.)

في تجربتهم الأخيرة، قتل باحثو JCVI م الخلايا ومن ثم إحيائها عن طريق إدخال جينوم اصطناعي من نوع بكتيري آخر. المستعمرة الزرقاء هنا هي التي تعبر عن ذلك الجينوم الأجنبي.المصدر: نصيرة أسعد جارسيا

بحثًا عن طريقة لزرع الجينومات دون الحاجة إلى القلق بشكل عام بشأن النتائج الإيجابية الكاذبة، أفاد جلاس وزملاؤه في نسختهم الأولية هذا الشهر عن تعطيل جينومات الخلايا المتلقية، مما يترك الخلايا غير قادرة على التكاثر، أو ميتة وظيفيًا. وهذا يمنع أيضًا الجينوم المتلقي من دمج الحمض النووي الغريب مثل جينات المقاومة من خلال إعادة التركيب. الفريق خلق هؤلاء “الموتى” م الخلايا عن طريق معالجتها بعقار علاج كيميائي مدمر للحمض النووي يسمى ميتوميسين سي.

عندما هندستها م. ميكويدس تم نقل الجينوم إلى م. capricolum الخلايا المعالجة بالميتوميسين C، نجا جزء صغير من الخلايا المتلقية. يقول المؤلف المشارك زومرا بيكساغلام سايدل، عالم الأحياء الاصطناعية في مركز JCVI: “الخلية مقدر لها أن تموت، لكننا نمنحها الحياة”. تطلق هي وزملاؤها على هؤلاء الناجين اسم “خلايا الزومبي” في نسختهم الأولية، والتي لم تخضع لمراجعة النظراء.