الصبغي الاصطناعي البشري

الصبغي الاصطناعي البشري هو صبغي دقيق يمكن أن يعمل كصبغي جديد في مجموعة من الخلايا البشرية. أي أنه بدلاً من 46 صبغيًا، يمكن أن تحتوي الخلية على 47 صبغيًا مع كون رقم 47 صغيرًا جدًا، حوالي 6-10 ميغا بايت في الحجم بدلاً من 50-250 ميجا بايت للصبغيات الطبيعية، وقادرة على حمل جينات جديدة قدمها الباحثون البشريون. من الناحية المثالية، يمكن للباحثين دمج الجينات المختلفة التي تؤدي مجموعة متنوعة من الوظائف، بما في ذلك الدفاع عن الأمراض.

تؤدي الطرق البديلة لإنشاء الجينات المحورة، مثل استخدام صبغات الصبغيات الاصطناعية والصبغيات الاصطناعية البكتيرية، إلى مشاكل لا يمكن التنبؤ بها. لا تؤدي المادة الوراثية التي أدخلتها هذه النواقل إلى مستويات تعبير مختلفة فحسب، بل تؤدي أيضًا إلى تعطيل الجينوم الأصلي. [1] تختلف الصبغيات الاصطناعية البشرية، لأنها صبغيات منفصلة تمامًا. يفترض هذا الانفصال عن المادة الجينية الموجودة أنه لن تظهر أي طفرات داخلية. هذا الاستقرار والدقة يجعل الصبغيات الاصطناعية البشرية أفضل من الأساليب الأخرى مثل النواقل الفيروسية وصبغات الصبغيات الاصطناعية والصبغيات الاصطناعية البكتيرية. [3] تسمح الصبغيات الاصطناعية البشرية بتسليم المزيد من الحمض النووي (بما في ذلك المحفزات وتغير عدد النسخ) مما هو ممكن مع النواقل الفيروسية. [4]

تم إنشاء صبغيات الخميرة الاصطناعية والصبغيات الاصطناعية البكتيرية قبل الصبغيات البشرية الاصطناعية، والتي تم تطويرها لأول مرة في عام 1997م. تعتبر الصبغيات الاصطناعية البشرية مفيدة في دراسات التعبير كنواقل نقل الجينات، كأداة لتوضيح وظيفة الصبغي البشري، وكوسيلة للتعليق الفعال على جينوم الإنسان. [5]

 التاريخ 
تم إنشاء الصبغيات البشرية الاصطناعية لأول مرة في عام 1997م عن طريق إضافة الحمض النووي السائل ألفا إلى الحمض النووي التيلومري والجينومي في خلايا HT1080 البشرية. نتج عن ذلك صبغي جديد تمامًا يحتوي على الحمض النووي ذي الأهمية، بالإضافة إلى عناصر تسمح له بالاستقرار الهيكلي والانقسام، مثل التسلسلات التيلوميرية والوسطى. [6] نظرًا لصعوبة تكوين الصبغي البشري الاصطناعي، تم التخلي عن هذه الطريقة إلى حد كبير.

 طرق البناء 
يوجد حاليًا نموذجان مقبولان لإنشاء ناقلات صبغي بشرية اصطناعية. الأول هو إنشاء صبغي صغير عن طريق تغيير صبغي بشري طبيعي. يتم تحقيق ذلك عن طريق اقتطاع الصبغي الطبيعي، متبوعًا بإدخال مادة وراثية فريدة عبر نظام إعادة التركيب تأثيرات الإشعاع التراكمي المنحرف. الطريقة الثانية تتضمن الإنشاء الحرفي لصبغي دي نوفو الجديد. كان التقدم فيما يتعلق بتشكيل الصبغي البشري الاصطناعي محدودًا، حيث أن العديد من الأجزاء الجينومية الكبيرة لن يتم دمجها بنجاح في ناقلات جديدة. هناك عامل آخر يحد من تكوين ناقلات جديدة وهو المعرفة المحدودة بالعناصر المطلوبة للبناء، وتحديداً التسلسلات المركزية. [2] ومع ذلك، فقد بدأ التغلب على التحديات التي تنطوي على التسلسلات المركزية. [8]

 التطبيقات 
أظهرت دراسة أجريت عام 2009 فوائد إضافية للصبغيات البشرية الاصطناعية، وهي قدرتها على احتواء شظايا جينومية كبيرة للغاية بشكل ثابت. قام الباحثون بدمج جين ديستروفين 2.4 ميغا بايت، حيث تكون الطفرة عنصرًا مسببًا رئيسيًا لحثل ديستروفين العضلي الدوشيني. كان الصبغي البشري الاصطناعي الناتج مستقرًا من الناحية الانقسامية، وتم التعبير عنه بشكل صحيح عن طريق بروتين ديستروفين في الفئران الكيميرية. فشلت المحاولات السابقة للتعبير عن الديستروفين بشكل صحيح. نظرًا لحجمها الكبير، لم يتم دمجها بنجاح في متجه من قبل. [9]

في عام 2010، تم الإبلاغ عن صبغي اصطناعي بشري مكرر يسمى الصبغي البشري الاصطناعي 21. يعتمد الصبغي البشري الاصطناعي 21 على نسخة مجردة من الصبغي البشري 21، ينتج صبغي طوله 5 ميغا بايت. نتج عن اقتطاع الصبغي 21 وجود صبغي بشري اصطناعي مستقر من الناحية الانقسامية. كان الصبغي البشري الاصطناعي 21 أيضًا قادرًا على الانتقال إلى خلايا من مجموعة متنوعة من الأنواع (الفئران والدجاج والبشر). باستخدام الصبغي البشري الاصطناعي 21، تمكن الباحثون من إدخال الجين المشفر لفيروس الهربس البسيط ثيميدين كيناز في الخلايا السرطانية. هذا «الجين الانتحاري» مطلوب لتفعيل العديد من الأدوية المضادة للفيروسات. تم إنهاء هذه الخلايا السرطانية المستهدفة بنجاح وبشكل انتقائي بواسطة العقار المضاد للفيروسات غانسيكلوفير في مجموعة سكانية بما في ذلك الخلايا السليمة. يفتح هذا البحث مجموعة متنوعة من الفرص لاستخدام الصبغيات البشرية الاصطناعية في العلاج الجيني. [10]

في عام 2011، شكل الباحثون صبغيًا بشريًا اصطناعيًا عن طريق اقتطاع الصبغي 14. ثم تم إدخال المواد الجينية باستخدام نظام إعادة التركيب نظام تأثيرات الإشعاع التراكمي المنحرف. ركزت هذه الدراسة الخاصة على التغييرات في مستويات التعبير عن طريق ترك أجزاء من الحمض النووي الجيني الموجود. من خلال ترك التسلسلات التيلوميرية والتيلوميرية الفرعية الموجودة، تمكن الباحثون من تضخيم مستويات التعبير عن ترميز الجينات لإنتاج إرثروبويتين أكثر من 1000 ضعف. هذا العمل له أيضًا آثار كبيرة على العلاج الجيني، حيث يتحكم الموجودة، في تكوين خلايا الدم الحمراء.

تم استخدام الصبغيات البشرية الاصطناعية لإنشاء حيوانات معدلة وراثيًا لاستخدامها كنماذج حيوانية للأمراض البشرية ولإنتاج المنتجات العلاجية.

 انظر أيضًا 

 بلازميد
 كوزميد
 فوسميد

 المراجع 

تصنيف:علم الأحياء الجزيئي