همشهری آنلاین –یکتافراهانی :با وجود پیشرفت‌های علمی فراوان، دستکاری ژن‌ها در میتوکندری‌ها یکی از بزرگ ترین چالش‌های زیست‌پزشکی باقی مانده است. اما اکنون گروهی از دانشمندان دانشگاه گوتینگن راهی نوین یافته‌اند که به کمک آن می‌توان پروتئین‌های تولید شده در میتوکندری را دستکاری کرد.
کارخانه‌های انرژی بدن
میتوکندری‌ها، به عنوان کارخانه‌های انرژی بدن، نقش حیاتی در تولید آدنوزین تری‌فسفات (ATP) دارند؛ مولکولی که تمامی فعالیت‌های زیستی را تامین می‌کند. این عملکرد پیچیده وابسته به شبکه‌ای از پروتئین‌هاست که از DNA میتوکندری ساخته می‌شوند. بیماری‌های ژنتیکی میتوکندری که ناشی از نقص در این پروتئین‌ها هستند، می‌توانند به شکل جدی عضلات، اعصاب و قلب را تحت تاثیر قرار دهند و درمان آن‌ها تا کنون به دلیل موانع ساختاری در دسترسی به DNA میتوکندری، بسیار دشوار بوده است.
چیمرا
در حال حاضر دانشمندان دانشگاه گوتینگن با استفاده از فناوری «چیمرا» موفق شده‌اند دیواره محافظ میتوکندری را بشکنند و مسیر جدیدی برای مطالعه و درمان این بیماری‌ها باز کنند. این پیشرفت می‌تواند انقلابی در زیست‌شناسی سلولی و پزشکی آینده باشد.
کارخانه انرژی بدن و معمای ژن‌های دربسته
میتوکندری‌ها درون سلول‌های ما مسئول تامین انرژی لازم برای انجام تمام فعالیت‌های حیاتی هستند. آن‌ها تقریبا ۹۵ درصد از اکسیژنی را که ما تنفس می‌کنیم مصرف می کنند و به تولید مولکول ATP می‌پردازند.
این فرآیند در زنجیره تنفسی میتوکندری اتفاق می‌افتد که از پروتئین‌های متعدد ساخته شده است. متاسفانه نقص در این زنجیره باعث بروز بیماری‌های جدی و مرگبار می‌شود که می‌تواند ماهیچه‌ها، سیستم عصبی و قلب را درگیر کند. نکته مهم این است که این پروتئین‌ها از DNA خاصی به نام mtDNA ساخته می‌شوند که در داخل خود میتوکندری قرار دارد و کنترل بر آن به دلیل ساختار ویژه‌اش بسیار سخت است.
بیشتر بخوانید :
چالش‌های بزرگ در تغییر و دستکاری mtDNA
یکی از موانع اصلی در درمان بیماری‌های میتوکندری، نبود روش‌های موثر برای تغییر یا دستکاری DNA درون این اندامک است. فناوری‌هایی مانند CRISPR که در تغییر DNA هسته سلول بسیار موفق بوده‌اند، در میتوکندری کارایی ندارند چون غشای این اندامک سد محکمی در برابر ورود ابزارهای ژنتیکی ایجاد می‌کند. بنابراین، درک نحوه خواندن و ترجمه ژن‌های mtDNA و راهکارهای تغییر آن‌ها تا پیش از این به شدت محدود بود.
کلید عبور از سد میتوکندری
دانشمندان دانشگاه گوتینگن به رهبری پروفسور پیتر رهلینگ، موفق شدند تکنولوژی نوینی را ابداع کنند که سد محافظ میتوکندری را می شکند و امکان دستکاری پروتئین‌ها در سلول‌های زنده را فراهم می‌آورد. آن‌ها از قطعه‌ای کوچک و شیمیایی به نام «چیمرا» استفاده کردند که مانند کدی پستی به درون میتوکندری نفوذ می‌کند. این قطعه به صورت هدفمند به نسخه‌ای از ژن mtDNA متصل شده و مانع تولید پروتئین مربوطه می‌شود.
تاثیر توقف تولید پروتئین‌های میتوکندریایی
با کمک چیمرا، محققان توانستند تولید پروتئین‌های خاصی را در سلول‌های ماهیچه قلب و کبد متوقف کنند و بررسی کنند که چگونه سلول‌ها به این اختلال پاسخ می‌دهند. این فناوری به آن‌ها امکان داد تا فرآیندهای متابولیکی سلول را بهتر درک کنند و بفهمند چگونه سلول‌ها در مواجهه با اختلالات ژنتیکی، خود را تطبیق می‌دهند یا واکنش نشان می‌دهند.
گامی بزرگ در جهت درمان بیماری‌های میتوکندریایی
این فناوری نوین نه تنها ابزار قدرتمندی برای مطالعه پایه‌ای نحوه تولید انرژی در سلول‌ها فراهم می‌آورد، بلکه دری جدید به سوی درک عمیق‌تر و درمان بیماری‌های ژنتیکی میتوکندری باز می‌کند. به گفته دکتر لوییس دنیل کروز-زاراگوزا، سرپرست تیم تحقیق، اکنون امکان بررسی واکنش سلول‌ها به مشکلات پروتئینی خاص میتوکندری فراهم شده و این می‌تواند به توسعه درمان‌های نوین کمک کند.
شکستن سد محافظ میتوکندری
پیشرفت علمی تیم دانشگاه گوتینگن، با شکستن سد محافظ میتوکندری و توسعه فناوری چیمرا، انقلابی در زیست‌شناسی سلولی و پزشکی ایجاد کرده است. این فناوری نه تنها به ما اجازه می‌دهد رمز و رازهای تولید انرژی در سلول‌ها را بهتر بفهمیم، بلکه درهای تازه‌ای را به سوی درمان بیماری‌های ژنتیکی میتوکندری باز می‌کند که تاکنون بسیاری از آن‌ها درمان قطعی نداشتند. آینده پژوهش‌های میتوکندریایی روشن‌تر از همیشه است و این کشف می‌تواند نویدبخش نسل جدیدی از داروها و درمان‌های پیشرفته باشد که زندگی میلیون‌ها بیمار را تغییر خواهد داد.
نظر شما