תאים מעצבים: שימוש בביולוגיה סינתטית כדי לערוך את הקוד הגנטי שלנו

ביולוגיה סינתטית אפשרה להנדס רכיבים מלאכותיים לתאים חיים. התחום הוא צומת של ביולוגיה מולקולרית, מדעי המחשב וכימיה. המטרות העיקריות של הביולוגיה הסינתטית כוללות למידה כיצד לבנות תאים ברי-קיימא ביולוגית מאפס, לשפר את ההבנה שלנו בכימיה שמאפשרת את החיים, ולייעל את האינטראקציות שלנו עם מערכות ביולוגיות לתועלת מירבית לאנושות. 

הקשר של תאים מעצבים

מדענים השקיעו עשרות שנים בניסיון לייצר חיים. ב-2016 הם יצרו תא סינטטי מאפס. לרוע המזל, לתא היו דפוסי גדילה בלתי צפויים - מה שמקשה מאוד על המחקר. עם זאת, בשנת 2021 מדענים הצליחו לאתר שבעה גנים המובילים לצמיחת תאים עקבית - הבנת הגנים הללו חיונית עבור מדענים ליצור תאים סינתטיים. 
 
בינתיים, התקדמות מדעית אחרת אפשרה לשנות תאים קיימים כדי לאמץ "פונקציות מעצב". למעשה, ביולוגיה סינתטית יכולה לגרום לתאים אלה לזכות באיכויות חדשות על ידי שינוי מנגנוני סינתזת חלבון. 

סינתזת חלבון חיונית לצמיחה ושינוי תאי. סימביוגנזה היא התיאוריה המקובלת ביותר על אופן פעולת התאים כיום. התיאוריה מאמינה שכאשר חיידקים בלעו זה את זה לפני שני מיליארד שנה, התאים לא התעכלו. במקום זאת, הם יצרו מערכת יחסים מועילה הדדית, ויצרו את התא האיקריוטי. לתא האוקריוטי יש מנגנון מורכב לבניית חלבונים שיכול לבנות כל חלבון המקודד בחומר הגנטי של התא. 

מדענים גרמנים הכניסו אברונים סינתטיים שיכולים לשנות את החומר הגנטי של התא כדי לקודד לחלבונים חדשים לגמרי. המשמעות היא שהתא המהונדס יכול כעת לייצר חלבונים חדשים ללא שינויים בתפקודים השגרתיים שלו. 

השפעה משבשת

אם המחקר על ייצור ושינוי תאים סינתטיים ימשיך להניב תוצאות, עסקים עשויים לקפוץ על ההזדמנות למסחר תאים מעצבים. תאים כאלה עשויים להיות בעלי תכונות רצויות לערוך, כגון היכולת לבצע פוטוסינתזה. המצאת תאי מעצבים יכולה ליצור תחום חדש לגמרי עם דרישה הולכת וגוברת באופן אקספוננציאלי לשליטה על המבנה הגנטי שלנו. למרבה הצער, תאים אנושיים הרבה יותר מסובכים מתאי החיידק שמדענים חקרו עד כה. לכן, ככל הנראה, השימוש הנרחב בתאי מעצבים יאושר לשימוש אנושי בטוח רק בשנות ה-2030. 

יישומים של תאים מעצבים 

תאי מעצבים יכולים לחולל מהפכה: 

• תחום החקלאות, המאפשר למדענים להנדס יבולים עמידים למזיקים או לווסת את התפוקה החקלאית.
• תעשיית הבריאות, המאפשרת להנדס תאים אנושיים כך שיהיו חסינים מפני ההשפעות הקוסמטיות של ההזדקנות. 
• טיפול במחלות חשוכות מרפא על ידי הכשרת תאים מעצבים לייצר חלבונים חסרים במחלות כמו סיסטיק פיברוזיס.
• שירותי בריאות על ידי יצירת תאים מעוצבים עם חסינות מוגברת שיכולים לספק הגנה מיידית ממספר מחלות זיהומיות בו זמנית.

שאלות להגיב עליהן

• על אילו יישומים נוספים אתה יכול לחשוב עבור תאים מעצבים בתעשיות שונות? 
• האם אתה חושב שיש יישומים של תאים מעצבים במרדף אחר אלמוות?