სიცოცხლე ერთი უჯრედით იწყება, მაგრამ შესაძლებელია იმის დანახვა, თუ როგორ აძლევს უჯრედი დასაბამს მთელს ორგანიზმს და შემდეგ მთელი არსებობის მანძილზე კომპლექსური ბიოლოგიური პროცესების სათავეში ექცევა? აქამდე არ იყო შესაძლებელი ამაზე დაკვირვება, მაგრამ ახლა მეცნიერთა საერთაშორისო გუნდმა შემოგვთავაზა მეთოდი, რომლითაც შეიძლებელია ამ ცვლილებების ჩაწერა. მათ გამოიგონეს უჯრედში ჩაშენებული საინტერესო კამერა, რომელიც შედგება ცილებისგან, დნმ-სა და რნმ-ის მოლეკულებისგან. ეს კამერა ძუძუმწოვრებში უჯრედების აქტიურობას აკვირდება. აღნიშნული კვლევა ჟურნალ Science-ში გამოქვეყნდა.

აქამდე აპრობირებული პრაქტიკით, თუ მეცნიერს სურდა ცხოველში მიმდინარე უჯრედოვანი ცვლილებების კონკრეტულ ეტაპზე დაკვირვება, მას უწევდა ცხოველის მოკვლა და მისი სხეულიდან უჯრედების გამოყოფა. ამ მეთოდს თავისი ნაკლოვანებები აქვს. მაგალითად, თუ თქვენ რომელიმე ცხოველიდან გამოიყვანთ უჯრედებს და მათ დააკვირდებით, თქვენ მაინც ვერ შეძლებთ იმის კვლევას, თუ როგორი კომპლექსური ბიოლოგიური პროცესები გაიარეს ამ უჯრედებმა, რომ ამ კონკრეტულ ეტაპამდე მოვიდნენ.

წინა სტადიების შესასწავლად მეცნიერს სხვა მსგავსი სახეობის ცხოველის მოკლა მოუწევს. და როგორია, თუ თქვენ შეგიძლიათ ცხოველის უჯრედში მიმდინარე პროცესებზე დაკვირვება მთელი მისი ცხოვრების განმავლობაში? მკვლევრები ამობებენ, რომ უჯრედში დნმ-ის მეხსიერების სისტემის ჩამონტაჟებით შესაძლებელი იქნება უჯრედული აქტივობის ჩაწერა და შენახვა.

რა არის დნმ-კამერა და როგორ მუშაობს ის?

დნმ-ის მოდიფიცირების მოწინავე მეთოდის, CRISPR-ის, გამოყენებითა და გენური ინჟინერიით მეცნიერებს ცხოველების დნმ-ში სინთეტიკური დნმ-ის რეგიონის ჩაშენება შეუძლიათ. ეს რეგიონი შეიცავს "დნმ-ის გენეტიკურად დაშიფრულ მწკვრივებს" — დნმ-ის ერთგვავარი "ფირები", რომლებიც მუტაციის გზით იწერენ უჯრედში მომხდარ ყველა ცვლილებას. შემდეგ დნმ-ის სექვენირებით შეიძლება ამ ცვლილებების გაშიფვრა.

დნმ-ის "ფირები" დნმ-კამერის მხოლოდ ერთი კომპონენტია. კამერის სისტემა ასევე მოიცავს მოლეკულურ მანქანას (მოლეკულურ ვიდეო-კამერას), რომელიც შეიგრძნობს, რა ხდება უჯრედის შიგნით და მის გარეთ, ასევე ჩამწერს, რომელსაც ეს ინფორმაცია გენომის რედაქტირების მეთოდით დნმ-ის ფირზე გადააქვს და მკითხველი, რომელიც დნმ-ის სექვენირებითა და კომპიუტერული პროგრამებით ჩაწერილი მუტაციებიდან აღადგენს ბიოლოგიურ ისტორიას.

მკვლევრები ამბობენ, რომ მთელი ეს პროცესი მიმდინარეობს დნმ-ში ჩაშენებულ სინთეტიკურ რეგიონში, შესაბამისად ეს არანაირად არ მოქმედებს თავდაპირველ დნმ-ზე და ბიოლოგიურ სისტემაზე. ამ მეთოდით, გარდა იმისა, რომ შესაძლებელი იქნება უჯრედული აქტივობის სრულად შესწავლა, აღარ იქნება კვლევის მიზნით ცხოველთა ხშირად მოკვლის საჭიროება. ცხოველიდან დნმ-კამერის გამოყოფის საჭიროება მხოლოდ ერთხელ იქნება, როცა მთელი ჩანაწერი იქნება მზად.

"ჩვენ ჯერ არ ვიცით, თუ როგორ ქმნის ერთი უჯრედი ძუძუმწოვრების სხეულის კომპლექსურ სტრუქტურებს და ამის გაგება მართლაც აღმაფრთოვანებელი იქნება", — თქვა კლვევის ერთ-ერთმა ავტორმა, ნოზომუ იაჩიემ. "ეს ინფორმაცია იქნება ბიოლოგიის ხერხემალი, ერთგვარი Google map, რომელზეც დატანილი იქნება მრავალფეროვანი ბიოლოგიური ცოდნა".

მან ასევე დაამატა, რომ "იგივე მიდგომა შეიძლება, გამოვიყენოთ სიმსივნის პროგრესირებასა და მეტასტაზებზე დასაკვირვებლად, რათა მეტად გაგვიმარტივდეს დაავადების რეგულირება".

შეგვიძლია დნმ-კამერის ადამიანის უჯრედებში ჩაშენება?

დნმა-კამერას შეუძლია, დაგვეხმაროს, რომ ადამიანის ბევრ უცნობ პრობლემაში, განსაკუთრებით სიმსივნეში, გავერკვიოთ. მაგრამ, პროფესორი იაჩიე ამბობს, რომ ადამიანის ემბრიონის მანიპულაციის ეთიკური საკითხებიდან გამომდინარე ვერასდროს მოხერხდება ამ კამერის ჩაშენება განაყოფიერებულ კვერცხუჯრედში. ესაა მათი კვლევის ერთ-ერთი მთავარი შემზღუდველიც.

მაგრამ ეს სულაც არ ნიშნავს, რომ არ შეიძლება ამ მეთოდის გამოყენება ადამიანის უჯრედების შესასწავლად. მკვლევრები ამბობენ, რომ დნმ-კამერის ტექნიკისა და ინვიტრო ორგანული კულტურის გაერთიანებით შესაძლებელია ადამიანის განვითარებაზე მნიშვნელოვანი ინფორმაციის მიღება. თუმცა ამ ექსპერიმენტამდე აუცილებელია მეტი კვლევა, რათა დნმ-კამერის შემადგენელი კომპონენტები (დნმ-ის "ფირი". მოლეკულური სენსორი...) დაიხვეწოს.

"ვიღაცამ უნდა შემოიღოს ეს მიდგომა. ვინაიდან ჩვენ დროის მანქანა არ გვაქვს, ამიტომ, ვფიქრობ, რომ ეს ცოცხალი ორგანიზმების განვითარებაზე ხანგრძლივი დაკვირვების ერთადერთი მეთოდია", — თქვა პროფესორმა იაჩიემ.