حسگر جدید محققان هلندی؛ مشاهده ترمیم DNA در سلول‌های زنده با وضوح بی‌سابقه

مزیت کلیدی: مشاهده بدون اختلال در فرآیند طبیعی

مولکول DNA در هر سلول به طور مداوم در معرض آسیب‌های ناشی از عوامل محیطی مانند نور خورشید، مواد شیمیایی، پرتوها و حتی فعالیت‌های طبیعی متابولیک بدن قرار دارد. سلول‌ها دارای مکانیسم‌های ترمیمی سریع هستند، اما اختلال در این فرآیندها می‌تواند منجر به بیماری‌هایی چون پیری، سرطان و سایر اختلالات شود.

مشاهده این فرآیند پویا تا پیش از این بسیار دشوار بود؛ چرا که روش‌های موجود اغلب نیازمند از بین بردن سلول‌ها در مراحل مختلف بودند و تنها تصاویری ثابت از یک فرآیند متغیر ارائه می‌دادند. حسگر جدید این مشکل را با ویژگی‌های منحصربه‌فرد زیر حل کرده است:

• ساختار طبیعی: حسگر از بخش‌های یک پروتئین طبیعی سلولی ساخته شده است.
• اتصال برگشت‌پذیر: این ابزار به شکل ملایم و موقت به نواحی آسیب‌دیده متصل و جدا می‌شود.
• عدم ایجاد اختلال: اتصال ضعیف و گذرا، برخلاف آنتی‌بادی‌های قدیمی، فرآیند طبیعی ترمیم DNA را مختل نمی‌کند.

تونکای بائوبک، پژوهشگر اصلی این طرح، در مورد برتری این روش توضیح می‌دهد:

حسگر ما متفاوت است؛ از بخش‌هایی از یک پروتئین طبیعی سلول ساخته شده و خودش به‌طور موقت به محل آسیب می‌رود و باز جدا می‌شود؛ بنابراین آنچه می‌بینیم رفتار واقعی سلول است.

کارایی فراتر از محیط آزمایشگاهی

این حسگر که از یک برچسب فلورسنت متصل به حوزه‌ای کوچک از پروتئین سلولی تشکیل شده، نه تنها در سلول‌های کشت‌شده، بلکه در موجودات زنده نیز کارایی خود را به اثبات رسانده است. پژوهشگران با همکاری همکاران خود در دانشگاه اوترخت، این ابزار را در کرم C. elegans که یک مدل مهم زیستی است، آزمایش کردند.

این موفقیت نشان داد که ابزار توسعه‌یافته قادر است شکست‌های برنامه‌ریزی‌شده DNA در مراحل رشد این موجود زنده را نیز با دقت نمایش دهد. ریچارد کاردوسو دا سیلوا، زیست‌شناسی که این ابزار را ساخته، می‌گوید مشاهده پیوسته چرخه آسیب و ترمیم در یک ثبت تصویری واحد، تصویری واقعی‌تر از آنچه درون سلول رخ می‌دهد ارائه می‌کند.

آینده پژوهش‌های پزشکی و درمان سرطان

اگرچه این حسگر به خودی خود یک روش درمانی نیست، اما کاربرد‌های آن در پژوهش‌های پزشکی تقریباً نامحدود است. قابلیت نقشه‌برداری دقیق از محل‌های آسیب در ژنوم و شناسایی پروتئین‌های تجمع‌یافته در محل آسیب، به دانشمندان اجازه می‌دهد تا عوامل مؤثر بر سرعت و کیفیت ترمیم را شناسایی کنند.

مهم‌ترین تأثیر این ابزار در توسعه داروهای ضدسرطان خواهد بود. بسیاری از این داروها با هدف آسیب‌زدن به DNA سلول‌های توموری عمل می‌کنند. در حال حاضر، اندازه‌گیری میزان دقیق آسیب اغلب با استفاده از آنتی‌بادی‌ها انجام می‌شود. حسگر جدید می‌تواند این آزمایش‌ها را به شکلی سریع‌تر، ارزان‌تر و دقیق‌تر انجام دهد.

کاربردهای بالقوه آینده شامل موارد زیر است:

• بررسی دقیق روند پیری سلولی و مولکولی.
• تشخیص و ارزیابی قرارگیری در معرض مواد جهش‌زا و پرتودهی.
• نقشه‌برداری دقیق از محل‌های آسیب DNA در ژنوم.

دسترسی آزاد برای شتاب‌بخشی به علم

سازندگان این حسگر با رویکردی باز، اعلام کرده‌اند که این ابزار را به صورت آزاد در اختیار جامعه علمی جهانی قرار می‌دهند. این اقدام باعث می‌شود تا آزمایشگاه‌های دیگر بتوانند بدون تأخیر از این فناوری برای پیشبرد تحقیقات خود استفاده کنند. بائوبک تأکید می‌کند: «همه چیز آنلاین است. پژوهشگران می‌توانند فورا از آن استفاده کنند.»