امکان پرورش حیوانات و گیاهان با ۲ کد ژنتیکی

گروهی از پژوهشگران در آلمان، ماشین‌آلات مولکولی برای ساخت پروتئین‌های مصنوعی ساخته‌اند که به منظور رشد سلول‌های انسانی هم کاربرد دارد. دانشمندان معتقدند توانایی ساخت گیاهان و حیواناتی را دارند که فاکتورهای طراحی‌شده در هر سلول بدنشان وجود داشته باشد. رهبر تیم ادوارد لمک از دانشگاه یوهانس گوتنبرگ ماینز در آلمان می‌گوید:

هیچ دلیلی وجود ندارد که فکر کنیم این کار را نمی‌توان در یک ارگانیسم پیچیده انجام داد.

پروتئین‌ها‌، مولکول‌های بزرگی هستند که وظایف کلیدی را در تمام موجودات زنده انجام می‌دهند. آن‌ها از تنها ۲۰ عنصر سازنده به نام آمینو اسید ساخته شده‌اند. ساخت پروتئین‌هایی با اسیدهای آمینه که در طبیعت یافت نمی‌شوند، مزایایی مثل ایجاد مواد دارویی برای بیماری‌ها دارد. 

دستورالعمل ساخت پروتئین در DNA در قالب توالی‌های طولانی سه حرفی با نام کدون رمزگزاری می‌شود که این توالی مشخص‌کننده‌ی یک آمینو اسید یا زمان پایان دستورالعمل است. RNA کپی این دستورالعمل‌های DNA را در صورت نیاز می‌سازد و آن‌ها را به کارخانه‌های تولید پروتئین می‌فرستد. چند تیم در حال حاضر کارخانجات تولید پروتئین در سلول‌ها (و حتی در مگس‌های میوه) را برای خواندن کدون‌های کمتر استفاده‌شده به طرق مختلف و جادادن یک اسید آمینه مصنوعی اصلاح کرده‌اند. مشکل این است که هر دستورالعمل RNA حاوی این کدون به‌صورت متفاوت خوانده می‌شود و بدون تردید بر بسیاری از پروتئین‌های مختلف تاثیر می‌گذارد.

راه‌حلی که اغلب تیم‌ها دنبال می‌کند، بازنویسی ژن‌ها برای آزاد کردن کدون‌ها است. در این روش، ممکن است کد ژنتیکی از کار بیفتد و بیش از یک کدون برای هر اسید آمینه تولید شود. این کار در باکتری انجام شده، اما برای تکمیل فقط یک کدون، حداقل ۴۰۰۰ تغییر در ژنوم انسان لازم است. لمک، رسیدن به این فناوری در ده سال آینده را بعید می‌داند. به همین دلیل، مهندسی سلول‌های انسانی برای تولید دو نوع کارخانه پروتئین را در دستور کار گروه تحقیقاتی قرار داد. این فرایند از پروتئین‌هایی ساخته شده است که با هم مانند یک قطره روغن در آب ترکیب می‌شوند و به‌طور فیزیکی آن‌ها را از سایر سلول جدا می‌کنند.

فقط RNAها با دنباله‌ای خاص می‌توانند در این کارخانه‌های پروتئین طراح قرار بگیرند، بنابراین سلول‌ها می‌توانند از دو کد ژنتیکی مختلف در یک زمان بدون استفاده از پروتئین‌های طبیعی استفاده کنند. به عبارت دیگر، سلول‌ها می‌توانند بدون نیاز به بازنویسی ژنوم برای آزادسازی کدون‌ها، پروتئین‌هایی با انواع مختلف آمینو اسیدهای مصنوعی ایجاد کنند.

لمک، نتایج به‌دست‌آمده را فراتر از انتظار می‌داند. او‌ مطمئن است که این پروتئین‌های طراح را می‌توان به گیاهان یا حیوانات اضافه کرد. تیم او قصد دارد آزمایش‌ها را با استفاده از مگس میوه‌خوار ادامه دهد.

لمک فکر می‌کند یک رویکرد مشابه برای اضافه‌کردن انواع مختلف اندامک‌های سلولی قابل اجرا باشد. او می‌گوید:

ما اکنون اعتماد داریم که می توانیم اندامک‌های سلولی را برای قابلیت‌های مختلف ایجاد کنیم. هدف نهایی ما کنترل کامل سلول است.