دانشمندان ضدآفتاب طبیعی موجود در تخم ماهی را به کمک باکتریها تولید کردند
ضدآفتابهای رایج گاهی به مرجانها و اکوسیستمهای دریایی آسیب میزنند، اما اکنون دانشمندان به مادهای طبیعی امید بستهاند که میلیونها سال در تخم ماهیها و مرجانها نقش محافظ در برابر نور خورشید را ایفا کرده است. آنها موفق شدهاند مادهای طبیعی را که در تخم برخی ماهیها از آنها در برابر نور خورشید محافظت میکند، با استفاده از باکتریهای دستکاریشده ژنتیکی در آزمایشگاه تولید کنند.
ماده مورد نظر که گادوسول نام دارد، بهطور طبیعی در تخم گورخرماهی، ماهی سالمون، ماهیان خاویاری و حتی برخی مرجانها یافت میشود. نقش اصلی آن محافظت از سلولها در برابر پرتو فرابنفش خورشید است. تخم بسیاری از این جانداران شفاف است و برخلاف انسانها نمیتوانند با استفاده از رنگدانههایی مانند ملانین از خود در برابر نور خورشید محافظت کنند؛ به همین دلیل گادوسول بهعنوان نوعی ضدآفتاب طبیعی عمل میکند.
گادوسول از مدتها پیش مورد توجه دانشمندان قرار داشته است؛ زیرا برخلاف برخی ترکیبات موجود در ضدآفتابهای رایج، احتمال میرود آسیب کمتری به اکوسیستمهای دریایی وارد کند. برخی ضدآفتابهای شیمیایی امروزی پس از شستهشدن از روی پوست وارد دریاها میشوند و میتوانند به مرجانها و دیگر موجودات دریایی آسیب برسانند. بااینحال، مشکلی بزرگ وجود داشت: مقدار گادوسول در طبیعت بسیار کم است و استخراج مستقیم آن از ماهیها یا مرجانها برای تولید تجاری ضدآفتاب عملی و مقرونبهصرفه نیست.
گروهی از پژوهشگران به سرپرستی پینگ ژانگ از دانشگاه جیانگنان چین راهحلی برای این مشکل پیدا کردهاند. آنها ژنهای مسئول تولید گادوسول را از گورخرماهی به باکتری اشرشیا کلی منتقل کردند تا این باکتری بتواند مانند کارخانهای سلولی این ماده را تولید کند.
دانشمندان با مهندسی ژنتیکی باکتری ایکولای توانستهاند ماده ضدآفتاب طبیعی موجود در تخم برخی ماهیها را در آزمایشگاه تولید کنند
اشرشیا کلی سالهاست در زیستفناوری برای تولید مواد مختلف، از داروها گرفته تا آنزیمها، استفاده میشود. دانشمندان میتوانند با تغییر ژنتیکی این باکتری، آن را وادار کنند ترکیبات خاصی را بسازد.
به گزارش نیوساینتیست، در پژوهش اخیر باکتریها پس از دریافت ژنهای گورخرماهی توانستند آنزیمهای موردنیاز برای ساخت گادوسول را تولید کنند. اما پژوهشگران به این مرحله بسنده نکردند. آنها با استفاده از مولکولهای کوچک RNA میزان فعالیت ژنها را تنظیم کردند تا تولید گادوسول افزایش یابد. همچنین شرایط رشد باکتریها، از جمله ترکیب مواد غذایی و محیط کشت، تغییر داده شد تا بازده تولید بیشتر شود.
نتیجه تغییرات چشمگیر بود. میزان تولید گادوسول تقریباً ۹۳ برابر افزایش یافت و از ۴۵٫۲ میلیگرم در هر لیتر محیط کشت به ۴٫۲ گرم در هر لیتر رسید؛ رقمی که تولید صنعتی این ماده را بسیار واقعبینانهتر میکند.
پژوهشگران همچنین ویژگیهای ترکیب را بررسی کردند. آزمایشها نشان داد گادوسول دارای خاصیت آنتیاکسیدانی قابلتوجهی است و عملکردی مشابه ویتامین C دارد. آنتیاکسیدانها موادی هستند که میتوانند رادیکالهای آزاد را خنثی کنند؛ مولکولهای ناپایداری که به سلولها آسیب میزنند و در پیری و برخی بیماریها نقش دارند.
- چگونه از کرم ضد آفتاب بهطور صحیح استفاده کنیم؟27 خرداد 03مطالعه '8
- ما انسانها انگشتان خود را مدیون ژنی هستیم که ابتدا در ماهیها ظاهر شد29 شهریور 04مطالعه '4
جیمز گانیون از دانشگاه یوتا، که پیشتر در شناسایی نقش گادوسول بهعنوان ضدآفتاب طبیعی در جنین ماهیها مشارکت داشته، میگوید این ماده ویژگی کمنظیری دارد: در حالی که کاملاً شفاف است، میتواند پرتوهای مضر فرابنفش خورشید را بهخوبی جذب کند. این ویژگی برای جانورانی که باید از دید شکارچیان پنهان بمانند اهمیت زیادی دارد، زیرا برخلاف رنگدانههای تیره، باعث دیدهشدن بیشتر بدن آنها نمیشود.
یکی دیگر از مزایای احتمالی گادوسول این است که میتواند مشکل باقیماندن لایه سفیدرنگ برخی ضدآفتابهای امروزی روی پوست را برطرف کند. بسیاری از ضدآفتابهای معدنی، بهویژه آنهایی که حاوی اکسید روی یا دیاکسید تیتانیوم هستند، پس از استفاده ظاهری سفید یا گچی روی پوست ایجاد میکنند. اما گادوسول شفاف است و ممکن است چنین اثری نداشته باشد.
پژوهشگران تأکید میکنند که هنوز راه زیادی تا تبدیل این ماده به محصول تجاری باقی مانده است. یکی از چالشهای اصلی، تولید ارزان و گسترده گادوسول در مقیاس صنعتی بود که پژوهش جدید تا حدی به حل آن کمک کرده است.
گادوسول ترکیبی شفاف است که میتواند پرتوهای مضر فرابنفش خورشید را جذب کند و برخلاف برخی ضدآفتابهای فعلی، اثر سفیدرنگ روی پوست باقی نمیگذارد
اما چالش مهم دیگر مربوط به فرمولاسیون ضدآفتاب است. ماده فعال ضدآفتاب تنها بخش کوچکی از محصول نهایی را تشکیل میدهد و بخش عمده ترکیب یک ضدآفتاب، شامل موادی است که کمک میکنند ماده فعال روی پوست بماند، در برابر آب مقاوم شود و بهراحتی پاک نشود.
گانیون میگوید حتی اگر گادوسول ماده فعال اصلی ضدآفتابهای آینده باشد، بیشتر محتویات بطری همچنان از ترکیباتی تشکیل خواهد شد که وظیفه نگهداشتن این ماده روی پوست را بر عهده دارند. به گفته او، هنوز کار زیادی در زمینه علم مواد و توسعه فرمولهای پایدار و بادوام باقی مانده است.
پژوهشگران همچنین میگویند برای اطمینان از ایمنی کامل این ماده برای انسان و محیطزیست، آزمایشهای بیشتری لازم است. بااینحال، از آنجا که بسیاری از موجودات زنده بهطور طبیعی از گادوسول استفاده میکنند، احتمال میرود این ترکیب نسبت به برخی ضدآفتابهای شیمیایی کنونی سازگاری بیشتری با محیط زیست داشته باشد.
پژوهش در ژورنال Trends in Biotechnology منتشر شده است.