طور باحثون من جامعة ستانفورد Stanford تقنية تعيد برمجة الخلايا لاستخدام المواد الاصطناعية التي يزودها بها العلماء لتشكيل بُنى اصطناعية قادرة على أداء وظائف داخل الجسم، وفي الورقة البحثية المنشورة في مجلة ساينس Science شرحوا كيفية تطوير التقنية المسماة التجميع الكيميائي المُستهدف وراثياً GTCA، واستخدام هذه الطريقة الجديدة لتشكيل البُنى الاصطناعية على خلايا دماغ الثدييات وعلى الخلايا العصبية في دودة C. elegans.
صُنعت البُنى باستخدام مادتين مختلفتين متوافقتين حيوياً لكل منهما خاصية إلكترونية مختلفة حيث كانت إحدى المادتين عازلة والأخرى موصلة، فقد بدأ الباحثون بإعادة برمجة الخلايا التي أرادوا التأثير عليها وراثياً، وقاموا بذلك عن طريق استخدام تقنيات الهندسة الحيوية القياسية لتقديم التعليمات اللازمة لإضافة إنزيم يسمى APEX2 إلى خلايا عصبية محددة.
غمر العلماء الديدان والأنسجة التجريبية الأخرى بعد ذلك في محلول بمكونين نشطين هما جرعة منخفضة للغاية وغير مميتة من بيروكسيد الهيدروجين، ومليارات من جزيئات المادة الخام التي أرادوا من الخلايا استخدامها في مشاريع البناء الخاصة بها.
حفّز الاتصال بين بيروكسيد الهيدروجين والخلايا العصبية مع إنزيم APEX2 سلسلة من التفاعلات الكيميائية التي دمجت جزيئات المواد الخام معاً في سلسلة تعرف باسم البوليمر لتشكيل مادة شبيهة بالشبكة، وبهذه الطريقة كان الباحثون قادرين على نسج شبكات اصطناعية إما بخصائص عازلة أو موصلة حول الخلايا العصبية التي أرادوها فقط، وقد غيرت تلك البوليمرات خصائص الخلايا العصبية فعندما تم إنشاؤها في خلايا الدودة تغيّرت حركات الزحف خاصتها بطرق معاكسة.
بالنسبة لخلايا الثدييات أجرى الباحثون تجارب مماثلة لتشكيل البوليمر على شرائح حية من دماغ فأر وعلى الخلايا العصبية المستنبتة من أدمغة الفئران، وتحققوا من خصائص الناقلية أو العازلية للبوليمرات المركبة، وأخيراً قاموا بحقن محلول بيروكسيد الهيدروجين منخفض التركيز مع ملايين جزيئات المواد الخام في أدمغة تلك الفئران الحية للتحقق من أن هذه العناصر لم تكن سامة معاً.
يمكن استخدام التقنية الجديدة لدراسة الاستجابة المحتملة للتصلب المُتعدد الناجم عن تآكل مادة النخاعين العازلة حول الأعصاب إذا تمكن الباحثون من تحفيز الخلايا المريضة لتشكيل البوليمرات العازلة كبديل، بالإضافة إلى اكتشاف فيما إذا كان تشكيل البوليمرات الناقلة فوق الخلايا العصبية الفاشلة في التوحد أو الصرع قد يعدل هذه الحالات.
