دستاورد بزرگ دانشمندان ژاپنی؛ انتقال قابلیت فتوسنتز گیاهان به سلول‌های همستر

تاکنون توانایی فتوسنتز و استفاده از نور خورشید برای تبدیل دی‌اکسیدکربن و آب به اکسیژن و انرژی در انحصار گیاهان و جلبک‌ها بوده است. اما حالا محققان ژاپنی با موفقیت سلول‌های حیوانی فتوسنتزکننده ایجاد کرده‌اند. این پژوهش برای مهندسی بافت سلول‌ها و رشد اندام‌ و گوشت‌های مصنوعی در آزمایشگاه مفید خواهد بود.

براساس گزارش Gizmodo، محققان دانشگاه توکیو کلروپلاست (اندامک مسئول فتوسنتز) را از جلبک‌های قرمز استخراج و به سلول‌های یک همستر تزریق کردند. آنها مشاهده کردند که کلروپلاست در سلول‌های جدید حداقل به مدت دو روز فتوسنتز انجام داد.

انتقال اندامک گیاهی فتوسنتزکننده به سلول‌های جانوری

سلول‌های حیوانی و گیاهی دارای ساختارهای مختلف برای تولید انرژی هستند. در حیوانات، این میتوکندری است که انرژی شیمیایی غذا را به شکلی تبدیل می‌کند که سلول‌های ما می‌توانند از آن استفاده کنند. اما گیاهان و جلبک‌ها دارای کلروپلاست‌ هستند که باعث می‌شود گیاهان برای تولید انرژی از نور خورشید فتوسنتر کنند.

پیش‌ازاین در مطالعات قبلی پیوند کلروپلاست‌ها به مخمر موفقیت‌آمیز بود و توانایی جدید فتوسنتز را به این قارچ اعطا کرد. اما تکرار این کار در یک حیوان، یک قدم بزرگ رو به جلو است. به عبارتی فرض می‌شد که ترکیب کلروپلاست با سلول‌های حیوانی عملاً غیرممکن است، اما پژوهش جدید توانست این کار را ممکن کند.

محققان سلول‌های همستر حاوی کلروپلاست را به مدت دو روز آزمایش کردند و متوجه شدند که سلول‌های حیوانی اندامک جدید را جذب کرده‌اند. هنگامی که محققان نوع خاصی از نور لیزر را به سلول‌ها تاباندند، کلروفیل و کلروپلاست‌های گیاهی را در داخل سلول‌های همستر مشاهده کردند. آنها با استفاده از تکنیک دیگری به نام PAM تأیید کردند که کلروپلاست‌ها هنوز درحال انجام فتوسنتز هستند.

نکته قابل توجه دیگر این بود که محققان متوجه شدند که سلول‌های همستر اگر در کنار کلروپلاست کشت شوند، سریع‌تر از حد معمول رشد می‌کنند. این نشان می‌دهد که آنها منبع کربن جدیدی دریافت کرده‌اند.

این پژوهش برای مهندسی بافت سلولی مفید خواهد بود. بافت‌های رشدیافته در آزمایشگاه، مانند اندام‌های مصنوعی، گوشت مصنوعی و ورقه‌های پوست، از چندین لایه سلول ساخته شده‌اند. بااین‌حال، هیپوکسی (سطح پایین اکسیژن) مانع تقسیم سلولی می‌شود و اندازه آنها افزایش نمی‌یابد. اکنون سلول‌های حیوانی حاوی کلروپلاست، می‌توانند اکسیژن را از طریق فتوسنتز به‌دست آورند تا امکان رشد فراهم شود.

یافته‌های این پژوهش در Proceedings of the Japan Academy, Series B منتشر شده است.