فناوری نانوحفره امکان صحبت سلول‌ها با کامپیوتر‌ها را فراهم کرد

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان فناوری «Nanopore-Tal» را توسعه داده‌اند که سلول‌ها را قادر می‌سازد با کامپیوتر‌ها صحبت کنند. پروتئین‌های گزارشگر کد شده ژنتیکی پایه اصلی تحقیقات زیست‌فناوری هستند که به دانشمندان اجازه می‌دهد تا بیان ژن را پیگیری کنند، فرآیند‌های درون سلولی را درک کرده و مدار‌های ژنتیکی مهندسی شده را اشکال‌زدایی کنند.

اما پروتئین‌های گزارشگر معمولی که متکی به فلورسانس و سایر رویکرد‌های نوری هستند دارای محدودیت‌های عملی بوده که این موضوع می‌تواند بر پیشرفت آینده این رشته سایه اندازد.

به تازگی محققان دانشگاه واشنگتن با همکاری شرکت مایکروسافت فناوری «nanopore-tal» را ایجاد کرده‌اند که به دانشمندان اجازه می‌دهد پروتئین‌های گزارشگر را به شکل کاملا جدیدی مشاهده کنند.

این گروه، کلاس جدیدی از پروتئین‌های گزارشگر را معرفی کردند که می‌تواند به‌طور مستقیم توسط یک دستگاه حسگر نانو‌حفره‌ای موجود در بازار خوانده شود. این سیستم جدید- «برچسب‌های پروتئینی قابل آدرس‌دهی با نانوحفره مهندسی شده به‌عنوان گزارشگر» یا «NanoporeTERs» نامیده می‌شود که می‌تواند سطوح متعدد بیان پروتئین را از کشت سلول‌های باکتریایی و انسانی بسیار فراتر از ظرفیت روش‌های موجود تشخیص دهد.

نتایج این مطالعه در ۱۲ آگوست ۲۰۲۱ در Nature Biotechnology منتشر شد.

محققان دانشگاه واشنگتن و شرکت مایکروسافت در این فناوری از دستگاه توالی‌یاب نانوحفره‌ای MinION که شامل مجموعه‌ای از صد‌ها حسگر نانوحفره‌ای است، استفاده کردند.

نیکولاس کاردوزو از محققان این پروژه در دانشگاه واشنگتون می‌گوید: «NanoporeTER ابزاری جدید برای سلول‌های مهندسی شده ارائه می‌دهند تا ژن‌های خود را بیان کرده و عوامل جدیدی را که برای ردیابی آن‌ها طراحی شده‌است، روشن کنند. آن‌ها می‌توانند چیز‌های بیشتری در مورد آنچه در محیط اتفاق می‌افتد، یکباره به ما بگویند. ما اساساً این امکان را برای این سلول‌ها فراهم می‌کنیم که در مورد جزئیات، مقیاس و کارآیی خود با کامپیوتر‌ها در مورد آنچه در محیط اطراف آن‌ها اتفاق می‌افتد، صحبت کنند. با این کار تجزیه و تحلیل عمیق‌تر از آنچه که قبلاً می‌توانستیم انجام دهیم، را ممکن می‌سازد.»

در روش‌های معمولی برچسب زدن، محققان می‌توانند تنها چند پروتئین گزارشگر نوری، مانند پروتئین فلورسنت سبز را به‌طور هم‌زمان ردیابی کنند، زیرا ویژگی‌های طیفی آن‌ها با هم تداخل دارد. به‌عنوان مثال، تشخیص بیش از سه رنگ مختلف پروتئین فلورسنت به‌طور هم‌زمان دشوار است. در مقابل، NanoporeTER‌ها درصورت استفاده ترکیبی، حداقل ده برابر امکان مالتی پلکس را فراهم می‌کنند.

این پروتئین‌های مصنوعی در خارج از سلول به محیط اطراف ترشح می‌شوند، جایی که محققان می‌توانند آن‌ها را با استفاده از فناوری نانوحفره تجاری موجود جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل کنند. در این پروژه محققان از دستگاه Minion Oxford Nanopore Technologies استفاده کرده‌اند.