طراحی نانوکارخانه برای یاری به ساخت دارو و مواد شیمیایی - همیار مشاوره

به گزارش همیار مشاوره، با استفاده از پتانسیل های موجود در حوزه میکروبیولوژی، محققان دانشگاه ایالتی میشیگان راستا تازه ای باز کردند که می تواند منجر به ساخت داروها، ویتامین ها و موارد دیگر با هزینه کمتر و با کارایی بهتر گردد.

به گزارش گروه دانشگاه همیار مشاوره، با استفاده از پتانسیل های موجود در حوزه میکروبیولوژی، محققان دانشگاه ایالتی میشیگان جهت تازه ای باز کردند که می تواند منجر به ساخت داروها، ویتامین ها و موارد دیگر با هزینه کمتر و با کارایی بهتر گردد.

در طول سال های گذشته، محققان از آنزیم های موجود در باکتری ها برای ایجاد محصولات شیمیایی ارزشمند از جمله سوخت های زیستی و دارو ها استفاده نموده اند. با این حال، در کاربرد های صنعتی، اغلب به کل میکروارگانیسم برای فراوری ترکیب مورد نظر توجه شده، که این موضوع منجر به مشکلاتی در پیاده سازی این فناوری شده است. این تیم تحقیقاتی بین المللی به رهبری هنینگ کرست و شریل کرفلد، ساختار هایی که به عنوان ریزمحفظه های باکتریایی شناخته می شوند را تغییر کاربری داده و آن ها را برای فراوری مواد شیمیایی ارزشمند از مواد اولیه ارزان قیمت برنامه ریزی کردند.

این تیم نتایج کار خود را در مجله Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر کرد. کرست، محقق ارشد در آزمایشگاه کرفلد که در آزمایشگاه ملی MSU و لارنس برکلی کار می نماید، می گوید: ریز محفظه ها مانند نانوراکتور ها یا نانوکارخانه ها هستند.

کرست گفت: برای درک بهتر این فناوری، به این مثال توجه کنید. این راکتور مانند یک خانه است. اگر واکنش های مورد نظر در همه جای راکتور انجام گردد، فرآیند می تواند بسیار پیچیده گردد. تصور کنید که در زیرزمین آغاز به دوش گرفتن می کنید، اما بعد باید به طبقه دوم بروید تا شامپو را از آنجا بردارید، سپس به زیرزمین برگردید تا دوش گرفتن را تمام کنید و سپس به طبقه اول بروید تا حوله خود را بردارید. این برنامه ریزی بسیار ناکارآمد است.

در خصوص میکروارگانیسم ها نیز شرایط مشابه همین مثال است، باکتری ممکن است یک عنصر را در یک طرف سلول خود بسازد، در حالی که آنزیم خاصی که از آن ماده برای ساختن محصول نهایی استفاده می نماید، در طرف دیگر قرار گرفته است. سپس، حتی اگر آن عنصر بتواند در سراسر سلول حرکت کند، آنزیم های دیگری در طول جهت وجود دارند که ممکن است آن را ربوده و برای کار دیگری استفاده نمایند. کرست گفت: ما همه چیز هایی را که برای یک کار احتیاج داریم در یک اتاق قرار می دهیم. تقسیم بندی به ما کنترل بسیار بیشتری می دهد و کارایی را افزایش می دهد.

برای اثبات عملکرد، این تیم یک سیستم ریز محفظه را مهندسی کردند که می توانست ترکیبات ساده و ارزان قیمت فرمات و استات را به پیرووات تبدیل کند. کرست گفت: پیرووات بعلاوه یک پیش ساز نسبتا ساده برای تقریباً هر چیزی است به عنوان مثال از آن می توان برای فراوری داروها، ویتامین ها و طعم دهنده ها استفاده کرد. اما ما فکر می کنیم که این فناوری را به بسیاری از جهت های متابولیکی دیگر قابل تعمیم دهیم.

مولر رئیس بخش میکروبیولوژی و انرژی زیستی در دانشگاه گوته فرانکفورت است و در این پروژه شرکت نداشته است. او گفت: این موضوع بسیار هیجان انگیز است و راه را برای استفاده از راهبرد مهندسی (ریز محفظه های باکتریایی) برای فراوری ترکیبات مختلف از بستر های ارزان هموار می نماید.

ریز محفظه های باکتریایی شبیه اندامک ها یا اندام های کوچکی هستند که در سلول های یوکاریوت ها، که شامل گیاهان، انسان و سایر حیوانات می شوند، یافت می شوند. اگرچه آن ها در انواع مختلفی از باکتری ها یافت می شوند، جایی که به انجام واکنش های زیادی یاری می نمایند، اما هنوز حوزه بسیار تازهی محسوب می گردد. کرفلد شرح داد که ظهور میکروسکوپ الکترونی با وضوح بالا و مشخص توالی ژنی ارزان لازم بود تا محققان درک نمایند که این بخش ها چقدر گسترده و همه کاره هستند. محققان این پروژه با همکاری موسسه فیزیولوژی مولکولی گیاهان ماکس پلانک، این تطبیق پذیری را تقویت کردند. آن ها نشان داده اند که چگونه دانشمندان می توانند نسخه هایی از این محفظه ها را ایجاد نمایند که در طبیعت یافت نمی شوند.

کرفلد گفت: ما می توانیم معماری محفظه را در نظر بگیریم و یک واکنش کاملاً تازه را وارد آن کنیم. این راهبرد را می توان به روش های مختلف به کار برد.

کرست گفت: من فکر می کنم این یک موفقیت بزرگ است. ما گام بزرگی برای ساختن اندامک باکتریایی مصنوعی برداشتیم.