زیست‌شناسی ترکیبی، چند قدم تا اوج

مهندسین زیست‌شناسی به ساخت وسایل، از بافت‌های زنده مشغولند و کم‌کم تمام دنیا با مفهوم زیست‌شناسی ترکیبی یا مصنوعی آشنا می‌شوند. در حالی‌که دانش‌جویان در آزمایشگاه‌ها با باکتری‌ها سرگرم هستند و آن‌ها را به رنگ سبز و قرمز در می‌آورند، شرکت‌های بزرگ و پیشرفته بر روی پروژه‌های با‌لقوه، بنیادین و انقلابی مثل ساخت مؤلفه‌ها و سازه‌های سوختی قابل حمل و زاد‌پذیر و درمان‌های پزشکی برای بیماری‌های واگیردار کار می‌کنند و تعجب هم ندارد که سرمایه‌گذاران کلان به سراغ آن‌ها بروند.
● زیست‌شناسی ترکیبی چیست؟
به‌طور خلاصه زیست‌شناسی ترکیبی، مهندسی استدلالی اجزای بیولوژیکی، وسایل و سیستم‌ها توسط برنامه‌ریزی DNA و به منظور طرح یا طراحی مجدد ارگانیسم‌هاست تا بتوانند دقیقا" همان کاری را انجام دهند که از آن‌ها انتظار داریم. مثل این‌که با استفاده از رایانه چیزهای زنده را دوباره سیم‌کشی کنیم و چیزی جدید‌تر خلق کنیم.
«تالی سومخ» از «Musea venture» به‌طور خلاصه آن‌را این طور تعریف می‌کند: "زیست‌شناسی ترکیبی همان فن‌آوری زیستی یا بیوتکنولوژی است که بهتر، سریع‌تر و ارزان‌تر عمل می‌کند." وی یکی از پایه‌گذاران «Musea venture» است و این مکان را در سال ۲۰۰۷ به منظور خلق و سرمایه‌گذاری در شرکت‌های جدید در زمینه‌ی انرژی جایگزین پایه‌گذاری کرده است.
هنوز حدس و قیاس‌های بدون فکر و استدلالی درباره‌ی زیست‌شناسی ترکیبی وجود دارد و مردم تصور می‌کنند این پدیده در کل چیزی جدید است. اما در واقع این علم فقط اصول و سازه‌های منظم شده را به‌کار می‌گیرد و مدت‌های طولانی است که از این روش در لابراتورهای علمی استفاده می‌شود. «اندی»، استادیار مهندسی زیست‌شناسی دانشگاه «استنفورد» و رئیس BBF می‌گوید: "با گذشت زمان می‌توانیم همه چیز را با زیست‌شناسی تولید کنیم، مثل این‌که به یک رایانه‌ی «اپل» سال ۱۹۷۵ نگاه کنید و بگویید خوب از این چه استفاده‌ای می‌توانیم بکنیم؟" BBF یک سازمان غیر انتفاعی است که فعالیت‌های خود را به گسترش «منابع همیشگی» به اجزای بیولوژیکی سنتز شده اختصاص داده است.
گردهمایی و رقابت «iGEM» هر سال توسط BBF اجرا می‌شود. در این رقابت که از سال ۲۰۰۳ شکل گرفته است، گروه‌های دانش‌جویی از «BioBrick»‌های موجود برای طراحی سیستم‌های بیولوژیکی جدید استفاده می‌کنند. این سیستم‌ها در سلول‌های زنده عمل می‌کنند. در «iGEM» امسال از میان ۱۰۰۰ شرکت‌کننده از ۲۱ کشور آسیایی، اروپایی، آمریکای لاتین و ایالات متحده، ۸۴ گروه انتخاب شده‌اند و پروژه‌های خود را در گردهمایی قهرمانی «iGEM» در انستیتوی تکنولوژی «ماساچوست» ارائه می‌دهند. تاریخ این گرد‌همایی ۸ و ۹ نوامبر ۲۰۰۸ تعیین شده است.
یکی از شرکت‌کنندگان، گروه «HKUSTers» است. این گروه دانشجویان کارشناسی ارشد، دکترا، دوره‌ی کارشناسی و دانش‌آموزان دبیرستانی از طرف دانشگاه علم و فن‌آوری «هنگ کنگ» اعزام شده و طرح مهندسی یک سلول ریسکی به نام «Randomizer» را ارائه می‌کنند. این طرح بر پایه‌ی اصول تصادفی طبیعت است و در صورت تحریک، باکتری‌ها به رنگ سبز یا قرمز تغییر رنگ می‌دهند. در واقع شیر یا خط کردن با سکه را شبیه‌سازی کرده و با استفاده از این رابطه‌ی علت و معلولی با نیروی دوگانه، اعداد تصادفی چند رقمی تولید می‌شود.
رهبر این گروه، پروفسور «کینگ ال مچو» می‌گوید: "طرح «Randomizer» از حدود ۱۲ «BioBricks» موجود استفاده کرده و حدود ۴ یا ۵ نوع مفیدتر برای ثبت را ارائه می‌دهد و نهایتا" می‌توان با استفاده از این اجزای بیولوژیکی جدید ابررایانه‌ی زنده طراحی کرد. «چو» با شرح آزمون و خطاهای بسیار در کارهای آزمایشی یادآور شد: "سلول‌ها همیشه همان‌طور که می‌خواهیم کار نمی‌کنند و هنوز برای خلق ارگانیسم‌های جدید راه طولانی در پیش داریم." این طرح قدم کوچکی برای این گروه محسوب می‌شود اما برای مهندسی زیست‌شناسی بالقوه، پرشی عظیم است.
طرح بعدی گسترش تارعنکبوت است و اخیرا" توسط گروهی به سرپرستی «کریس وویت» به اجرا درآمده است. وی که استادیار بخش شیمی دارویی در دانشگاه کالیفرنیا است می‌گوید: "عنکبوت‌ها تارهایی تولید می‌کنند که از استیل قوی‌تر است و آن‌قدر قابلیت ارتجاع بالایی دارد که می‌تواند ۳ برابر طول خود قبل از پاره‌شدن کش بیاید. با همه‌ی این ویژگی‌هایی که دارد نمی‌توانیم به سراغ عنکبوت‌ها برویم زیرا به اندازه‌ی کافی از این ماده تولید نمی‌کنند و هنوز خیلی دشوار است تا بتوان عنکبوت‌ها را از نظر ژنتیکی مهندسی کنیم. می‌توان آن‌ها را عمل‌آوری کرده و مثلا" در ذرات کوچک پروتئین قرار دهیم و برای به هم چسباندن سلول‌های انسانی استفاده کنیم و یا بتوانیم از این مواد برای ساخت یک وسیله‌ی پزشکی استفاده کنیم. مثلا" «پیس میکر» یا ضربان‌ساز ساخته شده از تار عنکبوت را تصور کنید.
● فواید زیست‌فن‌آوری
زیست‌شناسی ترکیبی که در صنعت زیست‌فن‌آوری در حال استفاده است به ۳ ناحیه یا سکتور سفید (فرآوری، انرژی، مواد)، قرمز (پزشکی) و سبز (گیاهی) تقسیم می‌شود. علت اهمیت زیست‌شناسی ترکیبی در زیست‌شناسی صنعتی، دلایل اقتصادی است. زیست فن‌آوری یا «بیوتک» در زمینه‌ی بهداشت انسانی بسیار موفق بوده است زیرا سرمایه‌گذاران می‌توانند حدود ۱۰۰ میلیون دلار سود به‌دست آورده و روی مراحل پژوهش و توسعه‌ی محصولات سرمایه‌گذاری کنند و در واقع فقط چند گرم از مواد را با تفاوت قیمت بسیار بالا بفروشند؛ اما در زیست فن‌آوری صنعتی (سوخت زیستی و شیمیایی) شما چندین تن از محصولات را با تفاوت نرخ پایین می‌فروشید بنابراین باید سرمایه‌گذاری سودبخش بیش‌تری داشته باشیم.
امروز مانع بزرگ بر سر راه زیست‌شناسی مصنوعی، تأمین بودجه است نه موانع نژادی و قومی و نه صنعت یا تمایل و علاقه بلکه لازمه‌ی آن سرمایه‌های انسانی زنده و مؤثر است که باعث پیشرفت جامعه و تکنولوژی شود.

منبع : علوی