الْبَرُوتِيـِنَاتُ ذَاتُيَّةِ الْتَّجمِيعِ يُمْكِنُهَا تَخْزِينُ "الذِكْرَيَّاتِ" الْخُلُويَّةِ
كَامْبِرِيدْجِ، مَاسَاتْشُوسّتْسُ -- أَثْنَاءَ أَدَاءِ الْخَلَائِلِ لِوَظَائِفَهَا الْيَوْمِيَّةِ، تَقُومُ بِتَفْعِيلِ مَجْمُوعَةِ مُتَنَوِّعَةِ مِنَ الْجِينَاتِ وَالْمَسَارَاتِ الْخُلُّويَّةِ. الْآنَ، قَامَ مُهَنْدُسُو مَعْهَدِ مَاسَاتْشُوسّتْسُ لِلتَّكْنُولُوجِيَّا بِإِقْنَاعِ الْخَلَائِلِ بِتَسْجِيلِ تَارِيخِ هَذِهِ الْأَحَدَاثِ فِي سِلْسَلَةِ بَرُوتِينِيَّةِ طَوِيلَةٍ يُمْكِنُ تَصْوِيرُهَا بِـاِسْتِخْدَامِ مُجَهِّرٍ ضَوِّئِيٍّ. الْخَلَائِلُ الْمُبَرَمَّجَةُ لِإِنْتَاجِ هَذِهِ السِّلَسَلِ تَضِيفُ بِـاِسْتِمْرَارٍ لُبْنَاتَ بِنَاءِ تَشْفِيرُ أَحَدَاثٍ خُلُّويَّةٍ مُعَيَّنَةٍ. لَاحِقًا، يُمْكِنُ تَمْيِيزُ السِّلَسَلَةِ الْبَرُوتِيـِنِيَّةِ الْمُرْتَبَةِ بِـجِزْيِئَاتِ فَلُّورِيَّةٍ وَقِرَاءَتِهَا تَحْتَ الْمُجَهِّرِ، مُمَّا يُسَمِّحُ لِلْبَاحِثِينَ بِإِعَادَةِ بَنَّاءِ تَوْقِيتِ الْأَحَدَاثِ.
يُمْكِنُ أَنْ تَسَاعِدَ هَذِهِ الْتَّقْنِيَّةُ فِي تَسْلِيطِ الضَّوْءِ عَلَى الْخُطُوَاتِ الَّتِي تَكْمِنُ وَرَاءَ عَمَلِيَّاتِ مِثْلَ تَكْوِينِ الذَّاكِرَةِ، الِاسْتِجَابَةِ لِلْعِلاَجِ الدَّوَائِيِّ، وَالتَّعْبِيرِ الْجِينِيِّ. "هُنَاكَ الْكَثِيرُ مِنَ الْتَّغْيِيرَاتِ الَّتِي تَحْدُثُ عَلَى مُسْتَوَى الْعَضْوِ أَوِ الْجِسْمِ، عَلَى مَدَى سَاعَاتٍ إِلَى أَسَابِيعَ، وَالَّتِي لَا يُمْكِنُ تَتَبِّعُهَا بِمُرُورِ الْوَقْتِ"، يَقُولُ إِدْوَارْدُ بُوَيْتِنِ، أَسْتَاذُ تِكْنُولُوجِيَا الْأَعْصَابِ فِي مَعْهَدِ مَاسَاتْشُوسَّتْسُ لِلتَّكْنُولُوجِيَّا، وَأَسْتَاذُ الْهَنْدَسَةِ الْبِيَوْلُوجِيَّةِ وَعُلُومِ الدِّمَاغِ وَالْإِدْرَاكِ فِي مَعْهَدِ مَاسَاتْشُوسَّتْسُ لِلتَّكْنُولُوجِيَّا، وَمُحَقِّقٌ فِي مَعْهَدِ هُوَارْدُ هِيُوزَّ الطِّبِّيِّ، وَعَضُوٌّ فِي مَعْهَدِ مَاكْغُفَرْنِ لِأَبْحَاثِ الدِّمَاغِ وَمَعْهَدِ كُوتشِ لِأَبْحَاثِ السَّرَطَانِ الْتَّكَامُلِيَّةِ فِي مَعْهَدِ مَاسَاتْشُوسَّتْسُ لِلتَّكْنُولُوجِيَّا.
إِذَا أَمْكَنَ تَمْدِيدُ الْتَّقْنِيَّةِ لِلْعَمَلِ عَلَى فَتْرَاتٍ زَمَنِيَّةٍ أَطْوَلَ، يُمْكِنُ اِسْتِخْدَامُهَا أَيْضًا لِدِرَاسَةِ عَمَلِيَّاتِ مِثْلَ الشِّيخُوْخَةِ وَتَطَوُّرِ الْأَمْرَاضِ، كَمَا يَقُولُ الْبَاحِثُونَ. بُوَيْتِنُ هُوَ الْمُؤَلِّفُ الرَّئِيسِيُّ لِلدِّرَاسَةِ، الَّتِي تَظْهَرُ الْيَوْمَ فِي مَجْلَةِ Nature Biotechnology. تَشَانْغِيانْغَ لِينْغهُوَ، زَمِيلٌ مَا بَعْدَ الدُّكْتُوْرَاهِ السَّابِقِ فِي مَعْهَدِ مَاكْغُفَرْنِ، وَالَّذِي هُوَ الْآنَ أَسْتَاذٌ مُسَاعِدٌ فِي جَامِعَةِ مِيْشِيْغَانْ، هُوَ الْمُؤَلِّفُ الرَّئِيسِيُّ لِلْوَرَقَةِ.
التَّارِيخُ الْخُلُّوِيَّ
تَحْتَوِي الْأَنْظِمَةُ الْبِيَوْلُوجِيَّةُ مِثْلَ الْأَعْضَاءِ عَلَى الْعَدِيدِ مِنَ الْأَنْوَاعِ الْخِلَائِيَّةِ الْمُخْتَلِفَةِ، وَكُلُّهَا لَهَا وَظَائِفُ مُمَيَّزَةٌ. إِحْدَى الطُّرُقِ لِدَرَاسَةِ هَذِهِ الْوَظَائِفِ هِيَ تَصْوِيرُ الْبَرُوتِيـِنَاتِ أَوِ الْحَمْضِ النُّوَوِيِّ الرِّيْبِيِّ أَوِ الْجَزِيئَاتِ الْأُخَرَى دَاخِلَ الْخِلَائِيَّةِ، وَالَّتِي تُوَفِّرُ تَلْمِيحَاتٍ لِمَا تَفْعَلُهُ الْخِلَائِيَّةُ. وَمَعَ ذَلِكَ، فَإِنَّ مَعْظَمَ الطُّرُقِ لِلْقِيَامِ بِذَلِكَ تَقْدُمُ فَقَطْ لُمْحَةً عَنْ لَحَظَةٍ وَاحِدَةٍ فِي الزَّمَنِ، أَوْ لَا تَعْمَلُ بِشَكْلٍ جَيِّدٍ مَعَ مَجْمُوعَاتٍ كَبِيرَةٍ جِدًّا مِنَ الْخِلاَيَّا.
"الْأَنْظِمَةُ الْبِيَوْلُوجِيَّةُ غَالِبًا مَا تَتَكَوَّنُ مِنْ عَدَدٍ كَبِيرٍ مِنَ الْأَنْوَاعِ الْخِلَائِيَّةِ الْمُخْتَلِفَةِ. عَلَى سَبِيلِ الْمَثَالِ، يَحْتَوِي الدِّمَاغُ الْبَشَرِيُّ عَلَى ٨٦ مِلْيَارِ خَلِيَّةٍ"، يَقُولُ لِيَنْغهُوَ. "لِفَهْمِ تِلْكَ الْأَنْظِمَةِ الْبِيَوْلُوجِيَّةِ، نَحْتَاجُ إِلَى مُرَاقَبَةِ الْأَحَدَاثِ الْفِسْيُوْلُوجِيَّةِ بِمُرُورِ الْوَقْتِ فِي هَذِهِ الْمَجْمُوعَاتِ الْكَبِيْرَةِ مِنَ الْخِلاَيَّا."
لِتَحْقِيقِ ذَلِكَ، تَوَصَّلَ فَرِيقُ الْبَحْثِ إِلَى فِكْرَةِ تَسْجِيلِ الْأَحَدَاثِ الْخُلُوّيَّةِ كَسِّلْسَلَةٍ مِنَ الْوَحِدَاتِ الْفَرْعِيَّةِ الْبَرُوتِينِيَّةِ الَّتِي تُضَافُ بِاِسْتِمْرَارٍ إِلَى سِلْسَلَةِ. لِإِنْشَاءِ سِلْسَلَتِهِمْ، اِسْتَخْدَمَ الْبَاحِثُونَ وَحِدَاتُ فَرْعِيَّةِ بَرُوتِينِيَّةِ مُهَنَّدَةٍ، لَا تُوجَدُ عَادَةً فِي الْخَلِيَّاتِ الْحَيَّةِ، يُمْكِنُهَا التَّجْمِيعُ الذَّاتِيُّ فِي خُيُوطَ طَوِيلَةٍ. صَمَّمَ الْبَاحِثُونَ نِظَامًا مُشَفَّرًا جِينِيًا حَيْثُ يُتَمَّ إِنْتَاجُ إِحْدَى هَذِهِ الْوَحِدَاتِ الْفَرْعِيَّةِ بِاِسْتِمْرَارٍ دَاخِلَ الْخَلِيَّاتِ، بَيْنَمَا يُتَمَّ إِنْتَاجُ الْأُخْرَى فَقَطْ عِنْدَمَا يَحْدُثُ حَدَثٌ مُعَيَّنٌ.
تَحْتَوِي كُلُ وَحْدَةِ فَرْعِيَّةٍ أَيْضًا عَلَى بَبْتِيدٍ قَصِيرٍ جِدًّا يُسَمَّى عَلَامَةُ الظُّهُوْرِ — فِي هَذِهِ الْحَالَةِ، اِخْتَارَ الْبَاحِثُونَ عَلَامَاتٍ تُسَمَّى HA وَ V5. يُمْكِنُ لِكُلِّ مِنْ هَذِهِ الْعَلَامَاتِ الِارْتِبَاطُ بِجَسَمٍ مُضَادِّ فَلُّورِيَّ مُخْتَلِفٍ، مُمَّا يَجْعَلُ مِنَ السَّهَلِ تَصْوِيرُ الْعَلَامَاتِ لَاحِقًا وَتَحْدِيدُ تَسْلِسِلِ الْوَحِدَاتِ الْفَرْعِيَّةِ الْبَرُوتِينِيَّةِ.
لِهَذِهِ الدِّرَاسَةِ، جَعَلَ الْبَاحِثُونَ إِنْتَاجَ الْوَحِدَةِ الْفَرْعِيَّةِ الْمُحْتَوِيَّةِ عَلَى V5 مُشْرُوطًا بِتَفْعِيلِ جِينِ يُسَمَّى c-fos، وَالَّذِي يَشَارِكُ فِي تَرْمِيزِ الذِّكْرِيَّاتِ الْجَدِيدَةِ. تَشَكُلُ الْوَحِدَاتُ الْفَرْعِيَّةُ الْمُوْسَوَّمَةُ بِـ HA مَعْظَمَ السِّلَسَلَةِ، وَلَكِنَّ كُلَّمَا ظَهَرَتْ عَلَامَةٌ V5 فِي السِّلَسَلَةِ، فَهَذَا يَعْنِي أَنَّ c-fos تُمْ تَفْعِيلُهُ خَلَالَ ذَلِكَ الْوَقْتِ.
"نَأْمُلُ فِي اِسْتِخْدَامِ هَذَا النَّوْعِ مِنَ الْتَّجْمِيعِ الذَّاتِيِّ لِلْبَرُوتِيـِنِ لِتَسْجِيلِ النِّشَاطِ فِي كُلِّ خَلِيَّةٍ فَرْدِيَّةٍ"، يَقُولُ لِيَنْغهُوَ. "إِنَّهُ لَيْسَ فَقَطْ لِقَطَّةٍ فِي الزَّمَنِ، وَلَكِنَّهُ أَيْضًا يُسَجِّلُ الْتَّارِيخَ الْمَاضِيَّ، تَمَامًا مَثَلَ كَيْفِيَّةُ تَخْزِينِ حُلَقَاتِ الشَّجَرَةِ لِلْمَعْلُومَاتِ بِشَكْلِ دَائِمٍ بِمُرُورِ الْوَقْتِ مَعَ نُمُوِّ الْخَشَبِ."