روبوتات تساعد في تطوير علم الأحياء

روبوتات تساعد في تطوير علم الأحياء
روبوتات تساعد في تطوير علم الأحياء

روبوتات تساعد في تطوير علم الأحياء

طفرات الجينوم

يستخدم العلماء روبوتًا مخصصًا لمسح كيفية تأثير الطفرات في المناطق التنظيمية للجينوم على نمو الحيوان. هذه المناطق ليست جينات، بل امتدادات من الحمض النووي تسمى المحسنات التي تحدد كيفية تشغيل الجينات وإيقافها أثناء التطور. يصف الفريق النتائج – والروبوت نفسه – في 14 أكتوبر في مجلة Nature.

ديفيد ستيرن

يقول ديفيد ستيرن، قائد المجموعة في حرم جانيليا للأبحاث في معهد HHMI: “النجم الحقيقي هو هذا الروبوت”. “لقد كانت هندسة إبداعية للغاية.”

قاد المشروع جاستن كروكر

باحث ما بعد الدكتوراة السابق في مختبر ستيرن، وهو الآن قائد مجموعة في مختبر البيولوجيا الجزيئية الأوروبي (EMBL) في ألمانيا. في الماضي، لدراسة دور المناطق التنظيمية في التنمية ، درس العلماء تأثيرات عدد قليل من الطفرات في وقت واحد. لكن كروكر وستيرن أرادا دراسة مئات الطفرات – لتحديد دور كل منصب في منطقة تنظيمية. تتطلب هذه التجارب بروتوكول تحضير معقد يتكرر بنفس الطريقة تمامًا عبر آلاف أجنة ذبابة الفاكهة. حتى التناقضات الطفيفة في تحضير العينات يمكن أن تغير النتائج.

يقول كروكر: “إن توقيت العديد من هذه الخطوات أمر بالغ الأهمية”. “بالنسبة لنا، كان الهدف هو أن نكون قادرين على إزالة الإنسان بقدر ما نستطيع من المعادلة، لجعل الأمور موحدة للغاية.”

روبوتًا يمكنه ترجمة الحركات اليدوية إلى خطوات آلية

تابع مهندسو JET كروكر في المختبر، وراقبه وهو ينفذ كل خطوة من البروتوكول المعقد ، بل وجربوا أيديهم في العملية بأنفسهم. ثم طوروا حلولًا إبداعية لكل خطوة ، وفي النهاية صمموا روبوتًا يمكنه ترجمة الحركات اليدوية إلى خطوات آلية. استغرق الأمر عدة سنوات ونموذجين أوليين فاشلين قبل أن يصل الفريق إلى تصميم ناجح: جهاز بحجم محمصة الخبز يمكنه الحفاظ على مئات من أجنة الذباب وتلطيخها باستمرار في مراحل مختلفة من التطوير.

استخدم كروكر وزملاؤه الروبوت الهجين لدراسة آثار الطفرات في أحد المحسنات التي درسها مختبر ستيرن لعقود. اقترحت الأبحاث السابقة أن هناك قدرًا كبيرًا من المرونة في التسلسل الجيني الدقيق لهذا المُحسِّن – هناك مجال كبير للطفرات لتغيير التسلسل دون أن يكون لها تأثيرات كبيرة على الوظيفة. ولكن بمساعدة Hybridizer، قدم المسح الشامل الجديد صورة مختلفة.

800 سلالة ذبابة مختلفة

ابتكر فريق كروكر العديد من المتغيرات لهذا المُحسِّن، ولكل منها مجموعة من الطفرات العشوائية. ثم ابتكروا 800 سلالة ذبابة مختلفة، كل منها تحمل نوعًا مختلفًا من المحسنات. أجرى مختبر ستيرن تعديلات لمرة واحدة على هذا المُحسِّن في الماضي. ولكن بدون المساعدة التكنولوجية من Hybridizer، لم يكن من الممكن تحليل نتائج مئات التغييرات المحتملة المختلفة.

اعتقد كروكر وستيرن في البداية أن هذه التجربة ستسلط الضوء على المناطق الصغيرة القليلة المهمة لوظيفة المُحسِّن. لكن من المدهش أنهم وجدوا أن معظم الطفرات غيرت التعبير الجيني بطريقة ما. ولا يهم مكان حدوث هذه الطفرات: يبدو أن جميع مناطق المُحسِّن تقريبًا تشفر معلومات قيمة.

يقول ستيرن: “تقوم المناطق التنظيمية للجينات بتشفير المعلومات بشكل أكثر كثافة مما كان يُقدَّر سابقًا”. أيضًا ، غالبًا ما كان للطفرات المفردة تأثيرات مختلفة – على سبيل المثال ، تقليل التعبير الجيني في بعض أجزاء الذبابة مع زيادة التعبير في أماكن أخرى. يقول ستيرن: “قد تحد هاتان الواقعتان من كيفية تطور المناطق التنظيمية”.

لم يتأكد العلماء بعد من سبب ذلك أو كيف تتوافق نتائجهم مع حقيقة أن المعززات تتطور بسرعة كبيرة. يقول ستيرن: “نأمل أن يقود الناس إلى البدء في التفكير في هذه المناطق بشكل مختلف وتصميم أنواع جديدة من التجارب لاستكشاف هذه المشكلة بشكل أعمق”.

يتعاون كروكر الآن مع المهندسين في EMBL لتحسين Hybridizer وتصميم أدوات روبوتية جديدة، والتي يأمل أن تجعل من الممكن للآخرين في مجاله لأتمتة تجارب مماثلة. يقول كروكر: “إنه يسمح لنا بإجراء أنواع جديدة تمامًا من التجارب والإجابة على أسئلة لم يتمكن الناس من لمسها من قبل”.

يمكن قراءة المزيد من الابتكارات والاختراعات المختلفة من خلال الضغط هنا

زر الذهاب إلى الأعلى
Ads Blocker Image Powered by Code Help Pro

Ads Blocker Detected!!!

يبدو أنك تستخدم أداة لحظر الإعلانات. نحن نعتمد على الإعلانات كمصدر تمويل لموقعنا الإلكتروني.

Powered By
100% Free SEO Tools - Tool Kits PRO

أنت تستخدم أداة مانع الإعلانات

نحن نحاول تقديم المحتوى الأفضل لك ، وحجب الإعلانات من قبلك لا يساعدنا على الإستمرار ، شكراً لتفهمك ، وعذراً على الإزعاج