قطرة ندى
19-03-2016, 11:52 AM
الدياتومات أو الطحالب الذهبية هى كائنات مجهرية وحيدة الخلية، وأكثر أنواعها شيوعا العوالق النباتية، وشكلت صور الدياتومات لوحات فنية هندسية، لما تتمتع به من جمال أخّاذ وتنوع فى الأشكال والألوان. وعلى الرغم من شهرة هذه الطحالب لدى جميع دارسى علوم البيولوجى، لكن هذه الكائنات الدقيقة لم تلهب خيال الباحثين إلا مؤخرا. ولقد زاد الاهتمام بها بشكل كبير مؤخرا بعد أن تمكن فريق من الباحثين من تعديلها وراثيا لتساهم فى قتل الخلايا السرطانية والتخلص منها، لتعزف سيمفونية جديدة فى مجال التكامل بين التخصصات العلمية المختلفة.
وتعتمد الدياتومات فى تغذيتها على البناء الضوئى، ويمكن أن تعيش وتنمو كالنباتات الخضراء. ويتراوح قياس قطرها ما بين 4- 6 مايكرومتر، ويغطى الدياتوم صدفة صلبة شبيهة بالزجاج تتكون من جدار مسامى مصنوع من ثانى أكسيد السليكون المائى المعروف بالسليكا، وتظهر تنوعا كبيرا فى الشكل، إلا أنها غالبًا ما تتكون من جانبين غير متماثلين مع وجود انقسام بينهما، وهى شبيهة بالصندوق وغطائه.
بدأت فكرة استغلال الدياتومات فى العلاج، عندما حاول علماء تكنولوجيا النانو تطوير تقنيات حديثة للقضاء على خلايا السرطان، وبالفعل تُعتبر تكنولوجيا النانو من بين أفضل الآمال المعقودة لعلاج السرطان، ولكن ربما كانت أكبر عقبة أمام استخدام، مثل هذه التكنولوجيا هى كلفة التصنيع، نظرا لأن استخدام الجسيمات النانوية المصطنعة فى علاج السرطان مازال مكلفا كثيرا، كما أن عملية تصنيع هذه الجسيمات مازالت خطيرة ومُدمرة للبيئة وتتطلب استخدام مواد كيميائية وصناعية قاتلة.
ومن المعروف أنه فى العلاج الكيميائى التقليدى يتم إغراق جسد المريض بالمواد الكيميائية القاتلة التى تقتل الخلايا السرطانية، ولكنها تُدمر الخلايا السليمة أيضا فى الوقت نفسه، مما تتسبب فى آثار جانبية معروفة كآثار للعلاج الكيميائى. ولهذا اتجهت أنظار العُلماء نحو استخدام تقنيات التسليم الموجه للأدوية عن طريق استخدام الجسيمات النانوية لتحميل الأدوية عليها ثم يتم توجيه هذه الجسيمات لاحقا للخلايا السرطانية. وفكر العلماء فى إيجاد بديل طبيعى للمواد المصنعة كيميائيا، للقيام بنقل الدواء الكيميائى القاتل إلى الخلايا السرطانية المستهدفة، ولهذا قاموا بتطوير جسيمات دقيقة مسامية كجسيمات السليكا المسامية والتى يمكن تحميل الدواء فى مسامها لتحمله بعد ذلك إلى الخلايا السرطانية.
وقام فولكر، من جامعة جنوب أستراليا، مع باحثين من مدينة درسدن فى ألمانيا بهندسة الدياتومات وراثيا، وتعبئتها بأدوية العلاج الكيميائى. وقامت نظرية فولكر على استخدام علوم الهندسة الوراثية للقيام بتحوير طحلب الدياتوم ذى الحجم الصغير ووحيد الخلية وراثيا لإنتاج بروتين مرتبط بالجسم المضاد على سطح صدفته الخارجية، ويقوم هذا الجسم المضاد بالارتباط بالجزيئات الموجودة على الخلايا السرطانية فقط، ما يعنى أنه قادر على إيصال العلاج الكيميائى إلى الخلايا المستهدفة.
وتم استخدام الدياتومات مؤخراً فى حزمة من الأدوية الكيميائية لتقليل سُميتها أيضا، عن طريق هندستها وراثيا لإنتاج البروتينات التى تقيد الأجسام المضادة بالجزيئات الموجودة فى الخلايا السرطانية، مما يجعل تسليم العلاج الكيميائى أكثر تحديداً. وتبين أن الدياتومات التى تم تعديلها وراثيًا تمكنت من قتل 90٪ من الخلايا السرطانية فى الخلايا البشرية المزروعة. وأيضا كانت ناجحة فى القضاء على الخلايا السرطانية فى الفئران المصابة بالأورام. ولقد نشر العلماء نتائجهم فى دورية (نيتشر كوميونيكيشنز) الشهيرة.
وقام العديد من العلماء بدراسة خصائص جدر الدياتومات المكونة من السيلكا، واكتشفت البروفيسورة جولى جرير وفريقها فى معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (Caltech) مؤخراً أن الدياتومات قوية وصلدة، وأظهرت نتائج الاختبار بأن لها نسبة القوة إلى الوزن مشابهة لنفس النسبة فى العظام والأسنان، بل حتى فى قرون الحيوانات.
ويرى الباحثون أن هذه النتائج تشير إلى أنه بالإمكان استخدام الجدار الخلوى المُعدل وراثياً والمحتوى على السليكا الحيوية كحامل لتسليم الأدوية المضادة للسرطان ضعيفة الذوبان فى الماء إلى المواقع المستهدفة من الأورام.
وبما أن الدياتومات تستطيع القيام بعملية التمثيل الضوئى، وتمتلك هيكلا مصنوعا من مسامات نانوية من السليكا، وتحتاج فقط إلى الماء والضوء للنمو، فإن العلماء يعتقدون أن هذه التقنية ستقلل من التكلفة لتصنيع جسميات النانو، ويعتقد العلماء أيضا أن السليكا الموجودة فى الدياتومات ستكون أكثر صلابة بكثير مما كنّا نعتقد، وأنها ستشكل مادة نانوية فائقة القوة مثل الجرافين، بالإضافة إلى امتلاكها إمكانيات عالية لعلاج السرطان فى المستقبل.
وتعتمد الدياتومات فى تغذيتها على البناء الضوئى، ويمكن أن تعيش وتنمو كالنباتات الخضراء. ويتراوح قياس قطرها ما بين 4- 6 مايكرومتر، ويغطى الدياتوم صدفة صلبة شبيهة بالزجاج تتكون من جدار مسامى مصنوع من ثانى أكسيد السليكون المائى المعروف بالسليكا، وتظهر تنوعا كبيرا فى الشكل، إلا أنها غالبًا ما تتكون من جانبين غير متماثلين مع وجود انقسام بينهما، وهى شبيهة بالصندوق وغطائه.
بدأت فكرة استغلال الدياتومات فى العلاج، عندما حاول علماء تكنولوجيا النانو تطوير تقنيات حديثة للقضاء على خلايا السرطان، وبالفعل تُعتبر تكنولوجيا النانو من بين أفضل الآمال المعقودة لعلاج السرطان، ولكن ربما كانت أكبر عقبة أمام استخدام، مثل هذه التكنولوجيا هى كلفة التصنيع، نظرا لأن استخدام الجسيمات النانوية المصطنعة فى علاج السرطان مازال مكلفا كثيرا، كما أن عملية تصنيع هذه الجسيمات مازالت خطيرة ومُدمرة للبيئة وتتطلب استخدام مواد كيميائية وصناعية قاتلة.
ومن المعروف أنه فى العلاج الكيميائى التقليدى يتم إغراق جسد المريض بالمواد الكيميائية القاتلة التى تقتل الخلايا السرطانية، ولكنها تُدمر الخلايا السليمة أيضا فى الوقت نفسه، مما تتسبب فى آثار جانبية معروفة كآثار للعلاج الكيميائى. ولهذا اتجهت أنظار العُلماء نحو استخدام تقنيات التسليم الموجه للأدوية عن طريق استخدام الجسيمات النانوية لتحميل الأدوية عليها ثم يتم توجيه هذه الجسيمات لاحقا للخلايا السرطانية. وفكر العلماء فى إيجاد بديل طبيعى للمواد المصنعة كيميائيا، للقيام بنقل الدواء الكيميائى القاتل إلى الخلايا السرطانية المستهدفة، ولهذا قاموا بتطوير جسيمات دقيقة مسامية كجسيمات السليكا المسامية والتى يمكن تحميل الدواء فى مسامها لتحمله بعد ذلك إلى الخلايا السرطانية.
وقام فولكر، من جامعة جنوب أستراليا، مع باحثين من مدينة درسدن فى ألمانيا بهندسة الدياتومات وراثيا، وتعبئتها بأدوية العلاج الكيميائى. وقامت نظرية فولكر على استخدام علوم الهندسة الوراثية للقيام بتحوير طحلب الدياتوم ذى الحجم الصغير ووحيد الخلية وراثيا لإنتاج بروتين مرتبط بالجسم المضاد على سطح صدفته الخارجية، ويقوم هذا الجسم المضاد بالارتباط بالجزيئات الموجودة على الخلايا السرطانية فقط، ما يعنى أنه قادر على إيصال العلاج الكيميائى إلى الخلايا المستهدفة.
وتم استخدام الدياتومات مؤخراً فى حزمة من الأدوية الكيميائية لتقليل سُميتها أيضا، عن طريق هندستها وراثيا لإنتاج البروتينات التى تقيد الأجسام المضادة بالجزيئات الموجودة فى الخلايا السرطانية، مما يجعل تسليم العلاج الكيميائى أكثر تحديداً. وتبين أن الدياتومات التى تم تعديلها وراثيًا تمكنت من قتل 90٪ من الخلايا السرطانية فى الخلايا البشرية المزروعة. وأيضا كانت ناجحة فى القضاء على الخلايا السرطانية فى الفئران المصابة بالأورام. ولقد نشر العلماء نتائجهم فى دورية (نيتشر كوميونيكيشنز) الشهيرة.
وقام العديد من العلماء بدراسة خصائص جدر الدياتومات المكونة من السيلكا، واكتشفت البروفيسورة جولى جرير وفريقها فى معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (Caltech) مؤخراً أن الدياتومات قوية وصلدة، وأظهرت نتائج الاختبار بأن لها نسبة القوة إلى الوزن مشابهة لنفس النسبة فى العظام والأسنان، بل حتى فى قرون الحيوانات.
ويرى الباحثون أن هذه النتائج تشير إلى أنه بالإمكان استخدام الجدار الخلوى المُعدل وراثياً والمحتوى على السليكا الحيوية كحامل لتسليم الأدوية المضادة للسرطان ضعيفة الذوبان فى الماء إلى المواقع المستهدفة من الأورام.
وبما أن الدياتومات تستطيع القيام بعملية التمثيل الضوئى، وتمتلك هيكلا مصنوعا من مسامات نانوية من السليكا، وتحتاج فقط إلى الماء والضوء للنمو، فإن العلماء يعتقدون أن هذه التقنية ستقلل من التكلفة لتصنيع جسميات النانو، ويعتقد العلماء أيضا أن السليكا الموجودة فى الدياتومات ستكون أكثر صلابة بكثير مما كنّا نعتقد، وأنها ستشكل مادة نانوية فائقة القوة مثل الجرافين، بالإضافة إلى امتلاكها إمكانيات عالية لعلاج السرطان فى المستقبل.