חיישנים המורכבים ממולקולות דנ”א יוכלו לשמש עבור טיפולי סרטן אישיים ולשם ניטור איכותם של תאי גזע – זאת בהתאם לדבריו של צוות חוקרים בינלאומי בראשות מדענים מאוניברסיטה אמריקאית ואיטלקית
חיישנים המורכבים ממולקולות דנ”א יוכלו לשמש עבור טיפולי סרטן אישיים ולשם ניטור איכותם של תאי גזע – זאת בהתאם לדבריו של צוות חוקרים בינלאומי בראשות מדענים מאוניברסיטה אמריקאית ואיטלקית.
ננו-החיישנים החדשניים מסוגלים לאתר במהירות משפחה רחבה של חלבונים הקרויים גורמי תעתוק, המתפקדים כמתגי הבקרה הראשיים של החיים. ממצאי המחקר החדש פורסמו בכתב העת המדעי Journal of the American Chemical Society.
“הגורל של התאים שלנו נשלט על-ידי אלפי חלבונים שונים, המכונים בשם חלבוני תעתוק,” אמרה Alexis Vallée-Bélisle, חוקרת מהמחלקה לכימיה וביוכימיה באוניברסיטת קליפורניה, סנטה ברברה, אשר הובילה את המחקר. “התפקיד של חלבונים אלו הינו לקרוא את הגנום ולתרגם אותו להוראות הסינתזה של המולקולות השונות המרכיבות ומבקרות את פעילות התא. גורמי תעתוק מתפקדים כעין מתגים של התאים שלנו, בדומה למתגים המצויים בפלאפונים ובמחשבים שלנו. מה שעושים החיישנים שלנו זה לקרוא את המתגים הללו.”
כאשר מדענים הופכים את תאי הגזע לתאים בעלי התמחות מוגדרת, הם עושים זאת באמצעות שינוי בריכוזם של מספר גורמי תעתוק, מסביר אחד מהחוקרים. תהליך זה מכונה תכנות מחדש של התאים. “החיישנים שלנו מנטרים את פעילות גורמי התעתוק, ויוכלו לשמש בכדי להבטיח כי תאי הגזע אכן תוכנתו מחדש כראוי,” מציין החוקר. “הם יוכלו לשמש גם עבור זיהוי גורמי התעתוק ששופעלו או דוכאו בתאי הסרטן של מטופל כלשהו, ובכך לאפשר לרופאים להשתמש בשילוב המתאים של תרופות עבור כל מטופל ומטופל.”
החוקרים מציינים כי מעבדות רבות בחנו דרכים לקריאת גורמי תעתוק; אולם, הגישה של צוות מחקר זה מהירה במיוחד ונוחה. “ברוב המעבדות, חוקרים משקיעים שעות לשם מיצוי חלבונים אלו מהתאים לפני הבדיקה שלהם,” מציין החוקר. “באמצעות החיישנים החדשים שלנו אנו פשוט מרסקים את התאים, מחדירים לתערובת זו את החיישנים שלנו, ומודדים את רמת הפלואורסצנטיות של הדגימה.”
המחקר החל כאשר אחד מהחוקרים הבין כי כל המידע הדרוש לאיתור פעילות גורמי התעתוק מקודד כבר בגנום האנושי, וניתן יהיה להשתמש בו לפיתוח חיישנים. “בזמן הפעלתו של החיישן, אלפי גורמים שונים אלו נקשרים לרצפי הדנ”א המתאימים להם באופן בררני,” מסביר החוקר. “השתמשנו ברצפים אלו כנקודת התחלה לבניית ננו-החיישנים החדשניים שלנו.”
פריצת הדרך שבבסיס טכנולוגיה זו הגיעה מתוך מחקרים על אודות ביו-חיישנים טבעיים המצויים בתאים עצמם. “כל היצורים החיים, החל מחיידקים וכלה בבני אדם, מנטרים את תנאי הסביבה שלהם באמצעות “מתגים ביו-מולקולאריים” – מולקולות משנות צורה המורכבות מרנ”א או מחלבונים,” מסביר החוקר. “לדוגמא, בסינוסים שלנו, מצויים מיליוני חלבוני קולטנים המאתרים מולקולות ריח שונות באמצעות מיתוגם ממצב “כבוי” למצב “דלוק”. היופי במתגים אלו הוא שהם מספיק זעירים כך שיוכלו לפעול בתוככי תא, ובררניים מספיק על מנת שיפעלו בסביבות מורכבות מאוד הקיימות שם.” תוך קבלת השראה מהיעילות של ננו-חיישנים טבעיים אלו, קבוצת המחקר החלה לבנות ננו-חיישני מיתוג סינתטיים תוך שימוש במולקולות דנ”א, במקום במולקולות של חלבונים או רנ”א.
באופן ממוקד יותר, הצוות הנדס-מחדש שלושה רצפי דנ”א טבעיים, שכל אחד מהם מזהה גורם תעתוק שונה, לכדי מתגים מולקולאריים ההופכים פלואורסצנטיים בעת קשירתם למטרות המיועדות להם. באמצעות חיישנים ננומטרים אלו, החוקרים הצליחו לקבוע את פעילותו של כל אחד מגורמי תעתוק אלו ישירות מתוך מיצויי התאים פשוט על-ידי מדידת רמת הפלואורסצנטיות שלהם.
החוקרים מאמינים כי גישתם זו תאפשר, בסופו של דבר, לביולוגים לנטר את השפעול של אלפי גורמי תעתוק, דבר שיוביל להבנה טובה יותר על אודות המנגנונים שבבסיס חלוקת התאים וההתפתחות שלהם. “לחילופין, מאחר וננו-חיישנים אלו פועלים ישירות בדגימות ביולוגיות, אנו מאמינים גם כי הם יוכלו לשמש למיון ובחינת תרופות חדשות שתוכלנה, לדוגמה, לעכב את פעילות הקישור המופעלת על ידי גורם תעתוק האחראי לגדילה של תאי סרטן,” מוסיף החוקר.
הידיעה על המחקר
