علماء ينجحون في تصميم لغة برمجة خاصة بـ DNA البكتيريا

علماء ينجحون في تصميم لغة برمجة خاصة بـ DNA البكتيريا

كتب

Mohamed Atef Salem

اخواتنا في MiT ابتكروا لغة برمجة جديدة  

اللغة دي وظيفتها إنها تعمل على برمجة ال DNA...

المهندسون إللي في قسم بايلوجيا من معهد MIT ، حرفياً صمموا لغة برمجة خاصة ب DNA البكتيريا ، تخليهم قادرين على تصميم الدوائر المشفرة من ال DNA تنتج وظائف جديدة للخلايا الحية .....

-طب إزااااي؟؟

ارد عليك واقولك إن الناس دول هيصمموا دوائر مشفرة غير موجودة في الخلية الحية ثم يدمجونها مع ال DNA لتعمل بعد كدة داخل الخلية كوظيفة جديدة ومبتكرة .

لغة البرمجة دي هتسمح لهم امكانية التصميم الخاص بالدوائر المعقدة و ترميز الحمض النووي التي تعطي وظائف جديدة إلى الخلايا الحية.

باستخدام هذه اللغة، هيستطيع أي شخص متمكن فيها أنه يكون قادر على كتابة برنامجا لأي وظيفة يريدون، زي الكشف والاستجابة لظروف بيئية معينة. أنها يمكن أن تولد ثم تسلسل الحمض النووي التي من شأنها تحقيق ذلك.

الحاج"جورج فويت" وده كبير المهندسين التكنولوجيا والهندسة البيولوجية في معهد ماستشوستس قالك :

إنك زي ماكنت بتبرمج الكمبيوتر و تصنع ليه برامج وانظمة خاصة بالتشغيل هتقدر تستخدم ماتسمى ب"النصوص القائمة" أو "Text-based" في كتابة و تنظيم اي وظيفة انت عايزها ثم تحولها الي DNA الموضوع في التسلسل الخاص به ,بعد كدة تدخل الوظيفة دي على الخلية ثم تشغلها ببساطة شديدة..

- و استخدم فويت وزملاؤه في جامعة بوسطن هذه اللغة، التي يصفونها في عدد أبريل 1 من العلوم، لبناء الدوائر التي يمكن الكشف عن ما يصل الى ثلاثة مدخلات والاستجابة بطرق مختلفة. وتشمل التطبيقات المستقبلية لهذا النوع من البرمجة تصميم الخلايا البكتيرية التي يمكن أن تنتج دواء السرطان عندما كشف عن وجود ورم، أو خلق خلايا الخميرة التي يمكن وقف عملية التخمير الخاصة بهم إذا كان الكثير من المنتجات الثانوية السامة تتراكم.

.

الخطوة القدمة ان اللغة دي تكون متاحة على الانترنت وللمصممين وللبيولوجيين 

-على مدى السنوات ال 15إللي فاتوا صمم البيولوجيين والمهندسين أجزاء كثيرة الوراثية، مثل أجهزة الاستشعار، ومفاتيح الذاكرة، والساعات البيولوجية والتي يمكن دمجها لتعديل وظائف الخلية الحالية وإضافات جديدة.

بس لازم تاخد في اعتباراتك ،إن تصميم كل دائرة هو عملية صعبة وشاقة تتطلب خبرة كبيرة وكثير من الأوقات بتتطلب الكثير من التجربة والخطأ. "أن يكون لديك هذه المعرفة الكبيرة وتسأل نفسك :

إزاي هتشتغل الدوائر دي ؟؟ وإزاي بعد ماتصممهم هيشتغلوا كدا مع بعض زي النظام المثالي"، 

..

بس علشان متخافش وتحس ان الدنيا هتكون صعبة غن مش هتكون محتاج الى معرفة خاصة الهندسة الوراثية...يعني ينفع طالب ثانوي فاهم برمجة يعمل الاكواد و يصمم الدوائر دي 

........

وكمان اللغة دي متاحة على برنامج Veirlog وده يعتبر البرنامج الخاص بصناعة الرقائق و الشراائح الخاصة بالكمبيوتر.

-طب ليه؟؟

اقولك علشان يقدروا يصمموا نسخة قادرة على العمل في الخلايا

وعلشان يعملوا كدا صنع المصممين مجموعة من البوابات المنطقية و المجسات الحسية التي يمكن ان يتم ادخالها و تشفيرها بداخل الDNA الخاص بخلايا البكتيريا 

والمجسات دي هتتمكن من الحصول على معلومات كتيرة من الجسم زي نسبة الاكسجين و الجلوكوز و الضوء والحرارة والالياف وغيرها من المعلومات وبالتالي انت هتكون قادر على تخصيص مجسات ترصد معلومات معينة من الجسم.

-التحدي الأكبراللي كانوا بيواجهوه، كان تصميم البوابات المنطقية 14 المستخدمة في الدوائر بحيث أنها لن تتداخل مع بعضها البعض بمجرد وضعها في بيئة معقدة من الخلية الحية.

-العلماء طبقوا الكلام ده على مجموعة انواع من البكتيريا زي بكتيريا القولون ولكن هما بيستهدفوا تطبيق اللغة دي على عدد اكبر من انواع البكتيريا زي باكتيرويديز وPseudomonas و yeast Saccharomyces cerevisiae علشان يقدروا يكتبوا لغة واحدة وبرنامج واحد بكل الانواع ومن ثم الحصول على تسلسل الحمض النووي المناسب لكل واحد.

-الدوائر البيولوجية

باستخدام هذه اللغة، برمج الباحثون 60 نوع من الدوائر مع وظائف مختلفة، و 45 منهم اشتغلوا بشكل صحيح في المرة الأولى التي تم اختبارها. تم تصميم العديد من الدوائر لقياس واحد أو أكثر من الشروط البيئية، مثل مستوى الأكسجين أو تركيز الجلوكوز، والاستجابة تبعا لذلك. وقد تم تصميم دائرة أخرى لتصنيف ثلاثة مداخل مختلفة ومن ثم الاستجابة على أساس أولوية كل واحد.

.....

واحدة من الدوائر الجديدة هي أكبر دائرة بيولوجية على الإطلاق، التي تحتوي على سبعة أبواب منطقية وحوالي 12،000 زوج من قاعدة الحمض النووي. 

...

وكمان ميزة من مميزات الاختراع ده هو سرعته. حتى الآن، الامر كان يستغرق سنوات علشان تصنع الأنواع دي من الدوائر. دلوقتي عليك فقط الضغط على زر وعلى الفور الحصول على تسلسل الحمض النووي لاختبار.

...................

ومن ابعض الاستخدامات الخاصة بالعلاج البكتيريا التي يمكن ابتلاعها للمساعدة في هضم اللاكتوز. البكتيريا التي يمكن أن يعيش على جذور النباتات وانتاج المبيدات الحشرية إذا شعروا محطة تتعرض للهجوم. والخميرة التي يمكن هندستها لاغلاق عندما تنتج الكثير من المنتجات الثانوية السامة في مفاعل التخمير.

..........

الخلاصة:الموضوع ده هيبقى من اهم الاختراعات في القرن الواحد والعشرين وكمان التطبيقات هتساعد في التنمية في جميع المجالات...