60 ورقة بحثية
تؤسس هذه الدراسة منصة هندسة جينية وعملياتية شاملة في بكتيريا *Cupriavidus necator* تتيح التصنيع الحيوي القابل للتخصيص لجسيمات PHA النانوية الوظيفية ذات الخصائص المادية القابلة للضبط، وتعزيز عوائد الإنتاج عبر الاستزراع المشترك، وقدرات الاقتران الحيوي السطحي لتطبيقات متنوعة في مجالات الطب الحيوي والاستدامة.
تُظهر هذه الدراسة أن "الزينوبوتس" الأساسية (Xenobots)، وهي كيانات حية اصطناعية مشتقة من خلايا جنينية لبرمائيات "إكسوبوس" (Xenopus)، يمكنها إظهار ذكريات متميزة وطويلة الأمد ومحددة بِمُحفز معين من خلال نشاط أهدابي منسق، وإشارات الكالسيوم، وتغيرات نسخية عقب التعرض لمحفزات كيميائية محددة، مما يؤسس لقاعدة لفهم معالجة المعلومات غير العصبية في المجموعات الخلوية الاصطناعية.
تُظهر هذه الدراسة طريقة لنقل الجينوم الكامل خالية من عملية الاختيار، تعمل على إحياء خلايا بكتيرية ميتة تم تثبيطها كيميائياً عن طريق تثبيت جينوم اصطناعي، مما يؤدي إلى إنشاء أول خلية اصطناعية حية من أجزاء غير حية والتغلب على العوائق السابقة لتوسيع هذه التقنية عبر أنواع بكتيرية متنوعة.
تُظهر هذه الدراسة أن المشفر التلقائي التبايني (variational autoencoder) الذي تم تدريبه على نطاقات ربط الحمض النووي من عائلة LuxR يمكنه بنجاح توليد بروتينات تنشيط نسخ هجينة ذات قدرات تعرف ثنائية المروج جديدة، مما يقدم استراتيجية قائمة على البيانات لتوسيع حيز التصميم للدوائر الجينية الاصطناعية.
تقدم هذه الدراسة Fung-AI، وهو مسار عمل مدفوع بالذكاء الاصطنا Artificial Intelligence وتعلم الآلة Machine Learning، نجح في توليد والتحقق تجريبياً من ببتيدات مضادة للفطريات مبتكرة ومصممة من الصفر (de novo) ذات فعالية ضد فطر Fusarium graminearum وفطر Candida albicans وسمية خلوية منخفضة، مما يثبت إمكانية تطبيق نموذج أولي للاكتشاف السريع لمضادات الفطريات.
تُظهر هذه الدراسة أن نماذج لغة الجينوم الحالية تفشل في توليد جينومات اصطناعية واقعية لأنها تلتقط الإحصائيات التسلسلية المحلية ولكنها تفتقر بشكل أساسي إلى القدرة على الحفاظ على التنظيم طويل المدى، والعناصر المتكررة، والقيود التطورية، مما يجعل التسلسلات الاصطناعية سهلة التمييز عن التسلسلات الطبيعية.
تُظهر هذه الدراسة أن التوسع التجريبي في تنوع بيانات التدريب من خلال تخليق الجينات واسع النطاق وخلط الحمض النووي (DNA shuffling) يُمكّن نماذج تعلم الآلة من التغلب على قيود الاستقراء، مما يوجه بنجاح نحو اكتشاف بروتينات فلورية وظيفية جديدة في مناطق غير مستكشفة سابقاً من الفضاء التسلسلي.
تُظهر هذه الدراسة أن التحقق بمساعدة الذكاء الاصطناعي، وتحديداً باستخدام نموذج Gemini 2.5 Pro المتكامل مع واجهات برمجة تطبيقات خارجية، يمكنه تحقيق دقة تضاهي الخبراء البشريين في فحص طلبات الأحماض النووية الاصطناعية مع تقليل التكاليف بنسبة تصل إلى 50 ضعفاً، مما يدعم نهجاً هجيناً يتولى فيه الذكاء الاصطناعي عملية جمع المعلومات بينما يحتفظ البشر بسلطة اتخاذ القرار النهائي.
تستخدم هذه الدراسة مستشعرات حيوية من خلايا كاملة لبكتيريا الإشريكية القولونية (Escherichia coli) المهندسة لرسم خريطة للتوافر الحيوي المعقد والمتغير مكانياً لحمض السياليك المشتق من المضيف داخل الأمعاء الثديية الملتهبة، مما يكشف عن ديناميكيات إقليمية متميزة بين توافر المستقلبات والالتهاب مع إثبات فائدة هذا النهج لمراقبة معدل الدوران الأيضي السريع وتوجيه التدخلات العلاجية.
تُظهر هذه الدراسة استراتيجية تحسين توافقي للخلايا الاصطناعية من خلال فحص مجموعات كبيرة من الحويصلات ذات معدلات ترجمة متفاوتة عبر جينات متعددة، مما نجح في عزل المتغيرات عالية الأداء لكل من مسارات التضاعف الذاتي للحمض النووي وتخليق الفوسفوليبيد، مع الكشف عن الحدود التنبؤية لبيانات الطفرة الواحدة للأنظمة المعقدة متعددة الجينات.