استفاده از باکتری برای شناسایی مواد سمی

باکتری E.Coli معمولا آوازه‌ی چندان خوبی ندارد، با این وجود؛ گروهی از دانشجویان دانشگاه صنعتی تکنیون توانسته‌اند این باکتری‌ را کنترل کنند و استفاده‌ای مفید از آن‌ داشته باشند. آن‌ها  با قرار دادن این باکتری‌ها در یک تراشه  و  ایجاد راهکاری برای شناسایی مواد سمی با نام  «Flash Lab» ، موفق شدند  مدال طلای مسابقات سنتتیک بیولوژی «iGem» را -که توسط دانشگاه MIT برگزار می‌شود- از آن خود کنند.

باکتری‌ E.Coli  مانند بسیاری دیگر از باکتری‌ها، دارای دم‌های تازیانه مانندی است که آن‌ را قادر می‌سازد در محیط‌های مایع حرکت کند. به بیان دقیق‌تر؛ این باکتری قادر است به‌سوی مواد موردنیازش، مانند ویتامین‌ و قند، حرکت کند و از مواد مضر دور شود. به این نوع واکنش، گرایش شیمیایی گفته می‌شود. حال تصور کنید که این باکتری‌ بتواند نسبت به مواد سمی موجود در محیط اطراف ما واکنش نشان دهد. محصول تولیدی دانشجویان تکنیون بر مبنای همین نظریه ساخته شده است.

در طبیعت، باکتری‌ها به‌منظور تشخیص محیط اطراف خود از پروتئین‌های گیرنده‌ای به نام chemoreceptor (گیرنده‌های شیمیایی) استفاده می‌کنند. مشکل اینجاست که این باکتری‌ها تنها به گونه‌های محدودی از این گیرنده‌ها دسترسی دارند و همین مسئله باعث می‌شود تنها قادر به شناسایی مواد محدودی باشند. به‌منظور حل این مشکل، دانشجویان تکنیون این دو کار را انجام داده‌اند: 

•  آن‌ها با ادغام نیمی از پروتئین E.Coli با ژن‌های یک باکتری دیگر ( در اینجا سودوموناس)، گیرنده‌ی بافت ناهمسانی تولید کردند که می‌تواند محرک‌های موردنظر را شناسایی کند.
•  همچنین آن‌ها با استفاده از مجموعه‌ی نرم‌افزاریِ محاسبات بیوانفورماتیکی که «Rosetta» نام دارد، گیرنده‌ای از جنس نشاسته تولید کرده‌اند. این گیرنده آن‌ها را قادر می‌سازد حرکت باکتری‌های موردبحث را کنترل کرده و داروها و ترکیباتی مثل آنتی‌هیستامین را -که توسط باکتری‌های E.Coli معمولی قابل‌شناسایی نیستند- شناسایی کنند.

با قرار دادن باکتری مهندسی‌شده‌ی E.Coli در یک تراشه FlashLab، کاربران قادر خواهند بود با صرف کمترین زمان و هزینه، مواد سمی را مورد آزمایش قرار دهند. آن‌ها تنها باید تراشه را در ماده‌ی موردنظرشان قرار داده و بلافاصله پاسخ خود را دریافت کنند.

پروفسور رُز آمیت، استاد راهنمای این دانشجویان در مصاحبه با روزنامه‌ی «Haaretz» می‌گوید:

به‌طور کلی ما می‌توانیم فلزات سنگین، حلا‌ل‌های طبیعی و دیگر ترکیبات مضر را شناسایی کنیم. شما می‌توانید تراشه را در ناحیه‌ی موردنظر قرار دهید و ظرف سی دقیقه، جواب بله/خیر را در مورد ماده‌ی موردنظرتان دریافت کنید.

به گفته‌ی دانشجویان، FlashLab می‌تواند مانند «کیت آزمون بارداری» هورمون‌ها، مواد آلاینده و فلزات سنگین را آزمایش کند. علاوه‌ بر آن، از این تراشه‌ها می‌توان در کیت‌های مورداستفاده در تحقیقات جنایی نیز استفاده کرد.

این سومین سال متوالی است که دانشجویان دانشگاه تکنیون موفق به کسب مدال طلای مسابقات iGem شده‌اند. هدف از این مسابقات، تشویق دانشجویان به ایجاد سیستم‌های بیولوژیکی جدیدی است که تأثیری مثبت بین دانش‌آموزان دبیرستانی، دانشجویان در حال تحصیل و فارغ‌التحصیلان دارند.