بهار نیوز - ابداعي تازه برای‌ساخت DNA مصنوعی

گروه علمی وفناوری: شیمیدان‌ها بزودی قادر خواهند بود از مجموعه ساختاربندی شده‌ای از دستورالعمل‌ها برای برنامه‌ریزی‌ چگونگی تعامل مولکول‌های دی‌ان‌ای در یک لوله آزمایشگاهی یا سلول استفاده کنند.

تیمی از دانشمندان به رهبری دانشگاه واشنگتن، زبان برنامه‌ریزی را برای شیمی طراحی کرده‌اند و امیدوارند این تلاش‌ها به طراحی شبکه‌ای بینجامد که بتواند رفتار واکنش ترکیبات شیمیایی را به همان شیوه‌ای که کنترلگرهای الکترونیکی به هدایت خودروها، ربات‌ها و ابزار دیگر می‌پردازند، جهت‌دهی کند. در علم پزشکی، چنین شبکه‌هایی می‌توانند به عنوان تحویل‌دهنده‌های دارویی "هوشمند" یا آشکارسازهای بیماری در سطح سلولی عمل کنند.شیمی‌دان‌ها در حال حاضر از شبکه‌های واکنش‌های شیمیایی استفاده می‌کنند. این شبکه‌ها زبان صدساله معادلاتی هستند که چگونگی رفتار ترکیباتی از مواد شیمیایی را توصیف می‌کنند.

مهندسان دانشگاه واشنگتن این زبان را گامی جلوتر برده و از آن برای نوشتن برنامه‌هایی استفاده می‌کنند که جهت مولکول‌های معین را مشخص می‌کند.دانشمندان کار خود از توصیف ریاضی‌وار انتزاعی یک سیستم شیمیایی شروع کرده و سپس از دی‌ان‌ای برای ساخت مولکول‌هایی استفاده می‌کنند که دینامیک‌های مطلوب را تحقق می‌بخشند.

جورج سیلیگ، استادیار مهندسی برق و مهندسی علوم رایانه و همکارانش امیدوارند زمانی از این فناوری برای ساخت ابزار با اهداف عام استفاده کنند.در حال حاضر سات نوع خاصی از یک شبکه مولکولی توسط زیست‌شناسان یا شیمیدان‌ها فرآیند مهندسی پیچیده‌ و انرژی‌گیری است و هدفمند کردن مجدد آنها برای ساخت سیستم‌های دیگر دشوار است.

مهندسان حاضر در این مطالعه در نظر داشتند چهارچوبی را خلق کنند که به دانشمندان انعطاف‌پذیری بیشتری بدهد. سیلیگ رویکرد جدید را به زبان‌های برنامه‌نویسی تشبیه می‌کند که دستورالعمل‌های رایانه‌ای را به آنها می‌دهند.این نوع برنامه‌ریزی امکان حل بیش از یک مسئله را می‌دهد و چنانچه شخصی بخواهد عمل دیگری را انجام دهد، می‌تواند آن را مجددا برنامه‌ریزی کند.

انسان‌ها و موجودات دیگر از پیش دارای شبکه‌های پیچیده‌ای از مولکول‌های در ابعاد نانو هستند که به تنظیم سلول‌ها و نظارت بر بدن کمک می‌کنند.دانشمندان هم‌اکنون در حال یافتن راه‌هایی برای طراحی شبکه‌های مصنوعی هستند که مانند مکانیسم‌های زیستی عمل می‌کنند و امیدوارند مولکول‌های مصنوعی بتوانند کارکردهای طبیعی بدن را پشتیبانی کنند.

برای تحقق این هدف، به سیستمی نیاز است که مولکول‌های دی‌ان‌ای مصنوعی را خلق کند که مطابق کارکردهایشان تغییر می‌کنند.رویکرد جدید برای اعمال در حوزه پزشکی آماده نیست اما کاربردهای آتی می‌توانند شامل استفاده از این چهارچوب برای ساخت مولکول‌هایی باشد که خود را در درون سلول‌ها مونتاژ کرده و به عنوان حسگرهای "هوشمند" عمل می‌کنند.این امکانات می‌توانند در درون یک سلول تعبیه شده و سپس برای شناسایی نابهنجاری‌ها و واکنش در صورت نیاز برنامه‌ریزی شود.