Improved adenine-HPLC method for quantifying yeast based on cellular DNA content

تخيل أنك تحاول عدّ عدد الأشخاص في ملعب مزدحم. عادةً، قد تحاول عدّ الرؤوس، ولكن ماذا لو كان بعض الأشخاص متجمعين في مجموعات متلاصقة، أو ماذا لو كان الجمهور يتحرك بسرعة كبيرة تمنعك من رؤية واضحة؟ هذه هي المشكلة التي يواجهها العلماء عند محاولة عدّ الكائنات الحية الدقيقة مثل الفطريات (الخميرة). طرق العد التقليدية غالباً ما ترتبك بسبب التكتلات أو الأشكال الغريبة.

قبل بضع سنوات، اخترع الباحثون حيلة ذكية جديدة تسمى "طريقة الأدينين-HPLC" لحل هذه المشكلة مع البكتيريا. فكر في هذه الطريقة على أنها ماسح لبصمة الحمض النووي (DNA). فبدلاً من عدّ الخلية بأكملها، تبحث الطريقة عن مكون كيميائي محدد يسمى "الأدينين" المحبوس داخل الحمض النووي للخلية. وبما أن كل بكتيريا تحتوي على كمية متوقعة من هذا المكون، يمكن للآلة عدّ الخلايا عن طريق قياس إجمالي كمية الأدينين، حتى لو كانت البكتيريا ملتصقة معاً في كرة ضخمة.

المشكلة: "تسرب" الخميرة
عندما حاول العلماء تجربة هذه الحيلة نفسها على الخميرة (نوع من الفطريات)، لم تنجح. كان الأمر أشبه بمحاولة عدّ الأشخاص في ملعب، ولكن الملعب يسرب الماء أيضاً من السقف، والماء يختلط بالمطر الذي كنت تحاول قياسه.

لماذا؟ لأن خلايا الخميرة "فوضوية". فهي لا تحتفظ بالأدينين في حمضها النووي (DNA) فحسب؛ بل تخزنه أيضاً في أماكن أخرى، مثل الرنا (RNA) (وهو قريب للحمض النووي) والـ ATP (بطارية الطاقة في الخلية). عندما حاول العلماء كسر الخلايا للحصول على الحمض النووي، كسروا بالخطأ هذه الحاويات الأخرى أيضاً. انتهى الأمر بالآلة وهي تقيس كل الأدينين — الحمض النووي، والرنا، والطاقة مجتمعة — مما جعل العد النهائي غير دقيق تماماً. كان الأمر أشبه بمحاولة عدّ العملات الذهبية فقط في جرة، لكن الجرة كانت مليئة أيضاً بقطع نحاسية تبدو تماماً مثلها أمام الماسح الضوئي.

الحل: نهج أكثر برودة ونقاءً
لإصلاح ذلك، طور الفريق "طريقة الأدينين-HPLC المحسنة" بثلاث تعديلات ذكية:

1. "التجميد البطيء" (التحكم في درجة الحرارة): بدلاً من استخدام حمض ساخن وعدواني لكسر الخلايا (الذي يحطم كل شيء)، استخدموا حمضاً أبرد وأكثر لطفاً. تخيل أنك تحاول فتح صندوق مغلق؛ الطريقة القديمة كانت هي تحطيم الصندوق بمطرقة ثقيلة، مما يؤدي لكسر الصندوق وكل ما بداخله. أما الطريقة الجديدة فهي فتح القفل بعناية. هذا النهج اللطيف يكسر حاوية الحمض النووي ولكنه يبقي حاويات الرنا والـ ATP مغلقة بإحكام، بحيث لا يتسرب الأدينين الخاص بها للخارج.
2. "الغسيل المسبق" (تنظيف الجرة): قبل كسر الخلايا، قاموا بشطف الخميرة سريعاً. هذا يشبه غسل الجرة من الخارج للتأكد من عدم وجود عملات عالقة على السطح قد تفسد عملية العد لاحقاً.
3. "فحص الخلفية" (طرح الضجيج): حتى مع أفضل عمليات التنظيف، يوجد قدر ضئيل من الأدينين الطافي بشكل طبيعي. تتضمن الطة الجديدة خطوة لقياس هذا "الضجيج في الخلفية" وطرحه من الإجمالي النهائي، لضمان أنهم يعدون فقط الأدينين الذي جاء فعلياً من الحمض النووي.

النتيجة
مع هذه التحسينات، أصبح بإمكان العلماء الآن عدّ خلايا الخميرة بدقة مذهلة، بغض النظر عما إذا كانت خلايا منفردة أو متكتلة في كرة. لقد حولوا قياساً فوضوياً ومربكاً إلى "تعداد دقيق للحمض النووي"، مما يسمح لهم بمعرفة العدد الدقيق للجينومات الخميرية في العينة. وهذا يعد فوزاً كبيراً لأي شخص يعمل مع الخميرة، من صانعي الجعة الذين يصنعون المشروبات إلى العلماء الذين يطورون أدوية جديدة.