منتقد:گیاه را نمی‌توان با نانومواد تبدیل به حسگر کرد/ محقق: مدرک دارم که می‌توان!

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، مایکل استرانو و همکارانش در مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) در کمبریج، پاسخ منتقدان خود را دادند و این فرض که غشای کلروپلاست غیرقابل نفوذ است را باطل کرد.

هنگامی‌که مایکل استرانو و همکارانش روش خود را برای استفاده از نانوذرات برای تغییر زیست شناسی گیاهان زنده منتشر کردند، یکی از دانشمندان برجسته حوزه گیاهی اظهار داشت که این یافته‌ها اشتباه بوده است. او به سردبیر مجله‌ای که مقاله استرانو را منتشر کرده بود، نامه‌ای نوشت و گفت، آنچه این نویسندگان پیشنهاد می‌کنند امکان‌پذیر نیست. ما فکر می‌کنیم که آن‌ها داده‌های خود را اشتباه تفسیر می‌کنند.

استرانو می‌گوید: «ما ویدیوی بی‌درنگ از ذرات وارد شده به این کلروپلاست به ظاهر غیرقابل نفوذ داشتیم. این روش که به عنوان نفوذ پوششی تبادل لیپیدی (LEEP) شناخته می‌شود، به دانشمندان اجازه می‌دهد تا محاسبه کنند که نانوذره به کجای سلول وارد می‌شود، مثلا این که آیا نانوذره وارد کلروپلاست یا اندامک دیگری می‌شود یا اینکه آیا در سیتوزول، مایعی که اطراف سلول را احاطه کرده است، باقی می‌ماند. این اطلاعات می‌تواند برای طراحی نانوذراتی که ماشین‌های ویرایش ژن را به مناطق مورد نظر حمل می‌کنند تا ژنوم گیاه را بازنویسی کند و آن را با خواصی مانند مقاومت در برابر آفات و بیماری‌ها آغشته کند، استفاده شود.»

به طور خاص، محققان از سیستم ویرایش ژن CRISPR برای مهندسی محصولات غذایی که عملکرد بالاتری دارند یا گیاهانی که ترکیبات مورد استفاده در دارو‌ها را تولید می‌کنند، استفاده می‌کنند. این فناوری اجازه می‌دهد تا بخش‌های خاصی از DNA را برای ویرایش، حذف یا جایگزین کرد.

ویرایش گیاهان با استفاده از ویراستار ژن نتایج مثبتی در پی داشته است. در سال ۲۰۲۱، اولین محصول غذایی ویرایش شده توسط CRISPR به بازار معرفی شد، گوجه فرنگی به نام روژ سیسیلی. این میوه مقادیر زیادی اسید γ-آمینو بوتیریک تولید می‌کند که سازندگان آن می‌گویند می‌تواند به کاهش فشار خون کمک کند. در همین حال، تیم‌هایی در کره جنوبی و ویتنام از CRISPR برای تولید گوجه‌فرنگی استفاده کرده‌اند که در شوری بالا زنده مانده و رشد می‌کند. برای سرعت بخشیدن به چنین تحقیقاتی و رساندن CRISPR و پروتئین‌های مرتبط با آن (Cas) به محل هدف در سلول، دانشمندان در حال بررسی این هستند که چگونه نانوذرات می‌توانند به عنوان حامل مواد ژنتیکی استفاده شوند.

LEEP با رساندن نانولوله‌های کربنی به سلول‌های گیاه کمک می‌کند. نانولوله‌ها در لایه‌ای از پلیمر پیچیده شده‌اند که دارای سطح آبگریز یا آب‌دوست است و می‌تواند از غشای سلولی عبور کند. با بار مناسب، پلیمر با غشای لیپیدی گیاه ترکیب می‌شود و نانولوله را با خود حمل می‌کند. اتصال مواد ژنتیکی به نانولوله به اندازه کافی آسان است، بنابراین کل سیستم از طریق غشای دوگانه کلروپلاست حمل می‌شود و DNA یا RNA را به محل مورد نظر می‌رساند.

استرانو می‌گوید LEEP کاربرد‌های گسترده‌ای دارد، زیرا می‌تواند پیش‌بینی کند که کدام ذرات وارد سلول‌های گیاهی و کلروپلاست‌ها می‌شوند. او می‌گوید: «این فناوری تقریباً برای انواع مختلفی از نانوذرات نظیر کربن، طلا، سیلیس کار می‌کند».