https://sarabic.ae/20260719/الذكاء-الاصطناعي-يصمم-مقصات-جزيئية-جينية-جديدة-بتقنية-كريسبر-تتفوق-على-الطبيعية-1115333107.html
الذكاء الاصطناعي يصمم "مقصات جزيئية جينية" جديدة بتقنية كريسبر تتفوق على الطبيعية
الذكاء الاصطناعي يصمم "مقصات جزيئية جينية" جديدة بتقنية كريسبر تتفوق على الطبيعية
سبوتنيك عربي
ابتكر باحثون إنزيمات وظيفية لتعديل الجينات، لم يسبق أن وُجدت تسلسلاتها في الطبيعة، وقد تفوقت بعضها على نظيراتها الطبيعية في الخلايا البكتيرية والنباتية... 19.07.2026, سبوتنيك عربي
2026-07-19T19:06+0000
2026-07-19T19:06+0000
2026-07-19T19:06+0000
مجتمع
علوم
أخبار الأبحاث العلمية
جين
ذكاء اصطناعي
هندسة وراثية
https://cdn.img.sarabic.ae/img/102194/25/1021942509_0:0:3641:2048_1920x0_80_0_0_f0f67c6be7244bc5c74ef52d4bc15a19.jpg
تعتمد تقنية كريسبر لتعديل الجينات على إنزيمات تعمل كمقصات جزيئية قابلة للبرمجة، حيث يوجه جزيء RNA مرشد الإنزيم نحو تسلسل DNA مختار، ليقوم بقطع يسمح للباحثين بإزالة المادة الوراثية أو تغييرها أو استبدالها.حتى الآن، اعتاد العلماء توسيع نطاق أدوات كريسبر بالبحث في الكائنات الدقيقة عن إنزيمات موجودة طبيعيًا، ثم تعديل أكثرها فعالية، ورغم أن هذا النهج قد أنتج أنظمة قوية مثل "Cas9" و"Cas12"، إلا أنه لا يزال يقتصر على البروتينات التي نتجت عن التطور.تعليم الذكاء الاصطناعي الحفاظ على آلية عمل الإنزيمركز الفريق على إنزيم "TnpB"، وهو إنزيم صغير الحجم موجه بواسطة الحمض النووي الريبوزي (RNA) ويرتبط بتقنية " CRISPR-Cas12"، ويجعله صغر حجمه جذابًا من الناحية العلمية، لا سيما للتطبيقات التي تتطلب وضع مُعدِّل جيني داخل نظام توصيل ذي سعة محدودة.يعد تصميم مثل هذه البروتينات أمرًا صعبًا لأنها يجب أن تؤدي عدة مهام منسقة: فهي تحتاج إلى الارتباط بحمض نووي ريبوزي (RNA) موجه، والتعرف على تسلسل الحمض النووي (DNA) الصحيح، وتغيير شكلها أثناء عملية التحرير، وقطع الهدف دون فقدان الخصوصية. ويمكن أن يؤدي تغيير عدد كبير جدًا من الأحماض الأمينية بسهولة إلى تعطيل هذه التفاعلات الدقيقة وجعل الإنزيم غير نشط.آلاف التصاميم، بنسبة نجاح عالية بشكل استثنائيقام الباحثون بتوليد واختبار ما يقارب 2000 بروتين اصطناعي، أطلقوا عليها اسم "SynTnpBs". عمل ما يقارب ربعها كإنزيمات نوكلياز نشطة في الفحص المختبري، وهي نتيجة مهمة لأن ابتكار إنزيمات متعددة المجالات مُعاد تصميمها بشكل كبير مع الحفاظ على فعاليتها يعد أمرًا بالغ الصعوبة عادةً.كانت العديد من بروتينات "SynTnpBs" مختلفة بشكل كبير عن بروتينات "TnpB" الطبيعية، ومع ذلك حافظت على خصوصية عالية تجاه الهدف، بينما عدّل بعضها الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) بفعالية أكبر من الإنزيم الأصلي، كما ظلت أكثر المرشحين الواعدة نشطة عند اختبارها في البكتيريا والخلايا البشرية وخلايا نبات "رشاد الصخر" (Arabidopsis)، مما يشير إلى أن هذا النهج لم يقتصر على نظام بيولوجي واحد.أهمية المحررات الجينية الأصغر حجمًا والقابلة للتخصيصتسهّل المحررات الجينية المُدمجة عملية إيصالها إلى الخلايا، وهو أحد التحديات الرئيسية التي تواجه الطب الجيني. إذ يمكن للإنزيم الأصغر حجمًا أن يُتيح مساحة أكبر في ناقل الإيصال للحمض النووي الريبوزي الدليلي، والعناصر التنظيمية، أو المكونات الأخرى اللازمة للعلاج.قد تدعم هذه المرونة الأبحاث الزراعية والتطبيقات الطبية المستقبلية، لا سيما عندما تتطلب المحاصيل أو الأنسجة أو الأمراض المختلفة معدلات ذات خصائص مميزة. مع ذلك، تبقى "SynTnpBs" الجديدة أدوات بحثية وليست علاجات معتمدة، وسيتطلب الأمر مزيدًا من الدراسات لتقييم دقتها، وطريقة توصيلها، وسلامتها، وآثارها الجانبية المحتملة.يمثل هذا الإنجاز تحولًا هامًا في هندسة البروتينات، فلم يعد الذكاء الاصطناعي يستخدم فقط للتنبؤ ببنية البروتينات الطبيعية، بل يُستخدم بشكل متزايد لتصميم آليات بيولوجية جديدة لم يسبق للتطور أن أنتجها.المصدر: | مجلة ناتشر العلمية |
https://sarabic.ae/20251125/علماء-روس-ينجحون-في-إنشاء-خريطة-جينية-لـ500-صنف-من-نبات-الذرة-1107483866.html
سبوتنيك عربي
feedback.arabic@sputniknews.com
+74956456601
MIA „Rossiya Segodnya“
2026
سبوتنيك عربي
feedback.arabic@sputniknews.com
+74956456601
MIA „Rossiya Segodnya“
الأخبار
ar_EG
سبوتنيك عربي
feedback.arabic@sputniknews.com
+74956456601
MIA „Rossiya Segodnya“
سبوتنيك عربي
feedback.arabic@sputniknews.com
+74956456601
MIA „Rossiya Segodnya“
علوم, أخبار الأبحاث العلمية, جين, ذكاء اصطناعي, هندسة وراثية
علوم, أخبار الأبحاث العلمية, جين, ذكاء اصطناعي, هندسة وراثية
الذكاء الاصطناعي يصمم "مقصات جزيئية جينية" جديدة بتقنية كريسبر تتفوق على الطبيعية
ابتكر باحثون إنزيمات وظيفية لتعديل الجينات، لم يسبق أن وُجدت تسلسلاتها في الطبيعة، وقد تفوقت بعضها على نظيراتها الطبيعية في الخلايا البكتيرية والنباتية والبشرية، بل وتجاوزتها في النشاط، قد يفضي هذا الإنجاز إلى أدوات كريسبر أصغر حجمًا وأكثر قابلية للتخصيص، تستخدم في الطب والزراعة والبحوث البيولوجية.
تعتمد تقنية كريسبر لتعديل الجينات على إنزيمات تعمل كمقصات جزيئية قابلة للبرمجة، حيث يوجه جزيء RNA مرشد الإنزيم نحو تسلسل DNA مختار، ليقوم بقطع يسمح للباحثين بإزالة المادة الوراثية أو تغييرها أو استبدالها.
حتى الآن، اعتاد العلماء توسيع نطاق أدوات كريسبر بالبحث في الكائنات الدقيقة عن إنزيمات موجودة طبيعيًا، ثم تعديل أكثرها فعالية، ورغم أن هذا النهج قد أنتج أنظمة قوية مثل "Cas9" و"Cas12"، إلا أنه لا يزال يقتصر على البروتينات التي نتجت عن التطور.
أظهر باحثون بقيادة فريق جينيفر دودنا في معهد الجينوميات المبتكرة استراتيجيةً مختلفة، باستخدام الذكاء الاصطناعي لتصميم إنزيمات وظيفية موجهة بواسطة الحمض النووي الريبوزي (RNA) لا توجد في الطبيعة، وتُظهر الدراسة أن بعض هذه الإنزيمات الاصطناعية احتفظت بنشاط البروتين الطبيعي الذي استُخدم كأساس لها، بل وتجاوزته.
تعليم الذكاء الاصطناعي الحفاظ على آلية عمل الإنزيم
ركز الفريق على إنزيم "TnpB"، وهو إنزيم صغير الحجم موجه بواسطة الحمض النووي الريبوزي (RNA) ويرتبط بتقنية " CRISPR-Cas12"، ويجعله صغر حجمه جذابًا من الناحية العلمية، لا سيما للتطبيقات التي تتطلب وضع مُعدِّل جيني داخل نظام توصيل ذي سعة محدودة.
يعد تصميم مثل هذه البروتينات أمرًا صعبًا لأنها يجب أن تؤدي عدة مهام منسقة: فهي تحتاج إلى الارتباط بحمض نووي ريبوزي (RNA) موجه، والتعرف على تسلسل الحمض النووي (DNA) الصحيح، وتغيير شكلها أثناء عملية التحرير، وقطع الهدف دون فقدان الخصوصية. ويمكن أن يؤدي تغيير عدد كبير جدًا من الأحماض الأمينية بسهولة إلى تعطيل هذه التفاعلات الدقيقة وجعل الإنزيم غير نشط.
لتجنب هذه المشكلة، جمع الباحثون نموذجًا للذكاء الاصطناعي لطي البروتينات العكسي مع معلومات من علم التطور. بدأ النموذج بالبنية ثلاثية الأبعاد للإنزيم، واقترح تسلسلات جديدة من الأحماض الأمينية يتوقع أن تتخذ نفس الشكل العام، بينما حمت القيود التطورية البقايا التي تعتبر أساسية للتعرف على الحمض النووي الريبي (RNA) والحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA).
25 نوفمبر 2025, 15:32 GMT
آلاف التصاميم، بنسبة نجاح عالية بشكل استثنائي
قام الباحثون بتوليد واختبار ما يقارب 2000 بروتين اصطناعي، أطلقوا عليها اسم "SynTnpBs". عمل ما يقارب ربعها كإنزيمات نوكلياز نشطة في الفحص المختبري، وهي نتيجة مهمة لأن ابتكار إنزيمات متعددة المجالات مُعاد تصميمها بشكل كبير مع الحفاظ على فعاليتها يعد أمرًا بالغ الصعوبة عادةً.
كانت العديد من بروتينات "SynTnpBs" مختلفة بشكل كبير عن بروتينات "TnpB" الطبيعية، ومع ذلك حافظت على خصوصية عالية تجاه الهدف، بينما عدّل بعضها الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) بفعالية أكبر من الإنزيم الأصلي، كما ظلت أكثر المرشحين الواعدة نشطة عند اختبارها في البكتيريا والخلايا البشرية وخلايا نبات "رشاد الصخر" (Arabidopsis)، مما يشير إلى أن هذا النهج لم يقتصر على نظام بيولوجي واحد.
استخدم الباحثون بعد ذلك المجهر الإلكتروني الفائق البرودة لتحديد البنية الثلاثية الأبعاد لأحد أكثر التصاميم تباينًا، وأظهر التحليل أن الإنزيم الاصطناعي قد طوّر روابط تثبيت حول منطقة التماس بين الحمض النووي الريبوزي (RNA) والحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA)، مما يفسر كيف يمكن أن يختلف تسلسله اختلافًا كبيرًا مع قدرته على أداء الحركات اللازمة لتعديل الجينوم.
أهمية المحررات الجينية الأصغر حجمًا والقابلة للتخصيص
تسهّل المحررات الجينية المُدمجة عملية إيصالها إلى الخلايا، وهو أحد التحديات الرئيسية التي تواجه الطب الجيني. إذ يمكن للإنزيم الأصغر حجمًا أن يُتيح مساحة أكبر في ناقل الإيصال للحمض النووي الريبوزي الدليلي، والعناصر التنظيمية، أو المكونات الأخرى اللازمة للعلاج.
مع ذلك، تكمن الأهمية الأوسع للدراسة في منهجية التصميم نفسها، وليس في إنزيم محدد، فبدلًا من انتظار الطبيعة لتوفير بروتين مناسب ثم محاولة تحسينه، قد يتمكن العلماء في نهاية المطاف من طلب محرر جيني بخصائص محددة، مثل نشاط أكبر، ودقة محسّنة في استهداف الهدف، وسرعة أكبر في العمل، أو استقرار في درجات حرارة وظروف خلوية معينة.
قد تدعم هذه المرونة الأبحاث الزراعية والتطبيقات الطبية المستقبلية، لا سيما عندما تتطلب المحاصيل أو الأنسجة أو الأمراض المختلفة معدلات ذات خصائص مميزة. مع ذلك، تبقى "SynTnpBs" الجديدة أدوات بحثية وليست علاجات معتمدة، وسيتطلب الأمر مزيدًا من الدراسات لتقييم دقتها، وطريقة توصيلها، وسلامتها، وآثارها الجانبية المحتملة.
يمثل هذا الإنجاز تحولًا هامًا في هندسة البروتينات، فلم يعد الذكاء الاصطناعي يستخدم فقط للتنبؤ ببنية البروتينات الطبيعية، بل يُستخدم بشكل متزايد لتصميم آليات بيولوجية جديدة لم يسبق للتطور أن أنتجها.
