دانشمندان امیدوارند بتوانند راهی برای اندازه گیری بیان ژن در سلولهای زنده پیدا کنند، زیرا آنها غالباً از فناوری تصویربرداری که به ژنهای گزارشگر نورانی یا فلورسنت متکی است، ناراضی هستند. زمانیکه ژنهای مورد نظر بیان می شوند، آنقدر نورانی می شوند، که اثر ژنهای گزارشگر اغلب پنهان میماند. نور آنها نمی تواند در بیشتر بافتهای زنده نفوذ کند. خوشبختانه، فناوری تصویربرداری نیازی به تکیه بر سیگنالهای نوری ندارد. این تکنولوژی میتواند از سیگنالهای صوتی، که نفوذ بیشتری دارند، بهره ببرد.
یک فناوری تصویربرداری جدید که توسط دانشمندان موسسه تکنولوژی کالیفرنیا طراحی و ساخته شده است، این پتانسیل را دارد که بیان ژن را در اعماق بدن نشان دهد. این فناوری که بر پایه ژن های گرفته شده از باکتریهای شناور میباشد، به سلولهای پستانداران این امکان را می دهد محفظه پروتئین پر از هوا را تولید کنند که ممکن است به عنوان ماده جاذب اولتراسوند عمل کند. همانطور که مشخص است، سونوگرافی میتواند به اعماق بافت نفوذ کند.
اگرچه ایده استفاده از سونوگرافی برای بررسی بیان ژن در سلولهای زنده بسیار جالب است، اما ایده گرفتن از این کار بسیار بیمنطق بنظر میرسد. در این تکنولوژی نیاز است که ۹ ژن از باکتری به سلولهای پستانداران منتقل شود. در این فرآیند از سلولهای بنیادی کلیه استفاده شد.
آنها کار خود را در مقاله با عنوان (“تصویربرداری اولتراسوند از بیان ژن در سلول های پستانداران”) خلاصه کردند که در تاریخ 27 سپتامبر در Science منتشر شد.
آرش فرهادی، دانش آموخته این موسسه گفت: مکانیسم ترجمه در دو نوع سلول بسیار متفاوت است. یکی از بزرگترین تفاوتها این است که در باکتریها معمول است که چندین ژن در DNA به هم متصل هستند ، به طوری که آنها در یک قطعه مشترک RNA رونویسی میشوند، و سپس به تمام پروتئینهای مربوطه ترجمه میشود، در حالی که در یوکاریوتها، معمولاً به تنهایی هر ژن به صورت مستقل وجود دارد و بیان میشود.
تیم موسسه تکنولوژی کالیفرنیا برای دور زدن مشکل استفاده از DNA باکتریایی ، از منبع DNA ویروسها استفاده کردند. دکتر میخائیل شاپیرو، استاد مهندسی شیمی و نویسنده ارشد تحقیق حاضر گفت: “ویروسها باید سلولهای پستانداران را در بیان پروتئینها فریب دهند.”بنابراین ما از عناصر ویروسی برای فریب سلول در تولید چندین ژن که منشأ یک قطعه مشترک RNA بود، استفاده کردیم.”به این ترتیب، فرهادی و همکارانش هشت ژن را با هم ترکیب کردند طوری که رونوشت آنها روی یک قطعه RNA قرار دارد.
با این حال، حتی پس از جایگزینی DNA باکتریایی در سلولهای HEK کار ناقص بود. سلولها در حال ساختن پروتئینهای وزیکول گازی بودند، اما وزیکول های گازی تشکیل نمی شدند. معلوم شد که پروتئین ها نه تنها باید سنتز شوند بلکه در نسبتهای مناسب نیز باید تولید شوند.
شاپیرو مونتاژ وزیکولهای گاز را به یک پروژه ساختمانی تشبیه کرد. یک ساختمان ممکن است از چوب ، شیشه و آجر ساخته شود، اما اگر کارگران با پنجره ها و فقط چند آجر ساختمان را بسازند، ساختمان قابل سکونت نخواهد بود.
علاوه بر تهیه مصالح ساختمانی، برخی پروتئینهای رمزگذاری شده توسط ژنهای وزیکول گاز، مانند ماشین آلات ساختمانی(جرثقیلها ، بولدوزرها و…) که برای ساختن وزیکولهای گازی استفاده میشوند، عمل می کنند. اگر یک سایت ساختمانی دارای 50 جرثقیل باشد اما فقط یک بولدوزر وجود داشته باشد ، احتمالاً پروژه به پایان نمیرسد زیرا نسبتها مهم هستند.
