نشر فريق البروفيسور جيمس تشابل من جامعة رايس الأمريكية بحثًا في مجلة "نيتشر كوميونيكيشنز" طور فيه أصل تكاثر اصطناعي جديدًا، مما يحل القيود الرئيسية في تكاثر البلازميدات داخل الخلايا البكتيرية. يسمح هذا الابتكار للباحثين باستخدام عدة بلازميدات في نفس الخلية في وقت واحد، مما يعزز مرونة وكفاءة التجارب البيولوجية الجزيئية.
تُعد البلازميدات، كقطع دائرية من الحمض النووي، أداة مهمة في علم الأحياء الجزيئي منذ سبعينيات القرن العشرين. وأشار تشابل: "لقد كنا لعدة عقود نصمم تجاربنا حول قيدين رئيسيين للبلازميدات: عدد النسخ الثابت وعدم التوافق. كانت هذه الحلول البديلة فعالة لكنها غير ملائمة. لقد أنشأنا نسخة اصطناعية من جزء أصل التكاثر (ORI) في البلازميدات، مما يجعل تعديل البلازميدات نفسها ممكنًا."
تنظم البلازميدات التقليدية التكاثر من خلال ارتباط منظمات سلبية بأصل التكاثر، مما يقيد عدد النسخ والتوافق. يستخدم أصل التكاثر الاصطناعي الجديد تصميمًا معياريًا، حيث يتحكم أحد الوحدات في نوع إشارة التوقف، وتتحكم وحدة أخرى في عدد الإشارات. قال المؤلف الأول للورقة البحثية، ليو بايانغ: "نستخدم عناصر تحكم RNA مصممة اصطناعيًا، وليست إشارات طبيعية. وهذا يسمح لنا بوضع عدد كبير من البلازميدات في الخلية، وتجنب مشاكل عدم التوافق."
أظهر التحقق التجريبي أن ستة بلازميدات تحتوي على أصول تكاثر اصطناعية قد تكاثرت بنجاح وعبرت عن البروتينات في نفس الخلية البكتيرية، ويمكن ضبط عدد نسخها ديناميكيًا وفقًا لظروف الخلية. وخلص تشابل قائلاً: "يوفر هذا مستوى جديدًا من التحكم لأداة رئيسية في علم الأحياء الجزيئي. يسمح التصميم المعياري للباحثين بتخصيص البلازميدات، مما يبسط سير العمل ويوسع احتمالات التجارب."
