Συνθετική ζωή: Επιστήμονες δημιούργησαν κύτταρο που αναπτύσσεται και διαιρείται κανονικά

Τετάρτη, 31 Μαρ 2021 20:00
nist.go /

Πριν από πέντε χρόνια επιστήμονες δημιούργησαν έναν μονοκύτταρο συνθετικό οργανισμό που, με μόλις 473 γονίδια, ήταν το απλούστερο γνωστό ζωντανό κύτταρο. Ωστόσο ο οργανισμός αυτός συμπεριφερόταν περίεργα όταν αναπτυσσόταν και διαιρείτο, παράγοντας κύτταρα με πολλά διαφορετικά σχήματα και μεγέθη.

Επιστήμονες ήταν σε θέση να εντοπίσουν επτά γονίδια που μπορούν να προστεθούν ώστε να «δαμάσουν» αυτή την «άτακτη» φύση του κυττάρου, κάνοντάς τα να χωρίζονται τακτικά σε ομοιόμορφα κομμάτια. Το επίτευγμα αυτό, μια συνεργασία μεταξύ του J. Craig Venter Institute (JCVI), του National Institute of Standards and Technology (NIST) και του ΜΙΤ Center for Bits and Atoms, περιγράφεται στο Cell.

O εντοπισμός αυτών των γονιδίων αποτελεί σημαντικό βήμα προς την κατεύθυνση της δημιουργίας συνθετικών κυττάρων που κάνουν χρήσιμα πράγματα: Τέτοια κύτταρα θα μπορούσαν να λειτουργούν σαν μικρά εργοστάσια που παράγουν φάρμακα, τρόφιμα και καύσιμα, που εντοπίζουν ασθένειες και παράγουν φάρμακα για την αντιμετώπισή τους ενώ ζουν μέσα στο σώμα και λειτουργούν σαν μικροσκοπικοί υπολογιστές.

Ωστόσο ο σχεδιασμός και η δημιουργία ενός κυττάρου που κάνει ακριβώς αυτό που θέλεις να κάνει είναι δύσκολη υπόθεση, οπότε είναι χρήσιμο να έχει κάποιος μια λίστα των απαραίτητων τμημάτων και να ξέρει πώς ταιριάζονται μεταξύ τους.

«Θέλουμε να κατανοήσουμε τους θεμελιώδεις κανόνες σχεδιασμού της ζωής» είπε η Ελίζαμπεθ Στριχάλσκι, μία εκ των συντελεστών της μελέτης και επικεφαλής του Cellular Engineering Group του NIST. «Αν αυτό το κύτταρο μπορεί να μας βοηθά να ανακαλύπτουμε και να κατανοούμε αυτούς τους κανόνες, τότε αρχίζουμε την πορεία μας».

Επιστήμονες στο JCVI δημιούργησαν το πρώτο κύτταρο με συνθετικό γονιδίωμα το 2010. Δεν το έφτιαξαν εξαρχής από το μηδέν, μα άρχισαν με κύτταρα από ένα απλό είδος βακτηρίου ονόματι μυκόπλασμα. Κατέστρεψαν το DNA σε αυτά τα κύτταρα και το αντικατέστησαν με DNA που ήταν σχεδιασμένο σε υπολογιστή και είχε συντεθεί σε εργαστήριο. Αυτός ήταν ο πρώτος οργανισμός στην ιστορία της ζωής στη Γη που είχε ένα εντελώς συνθετικό γονιδίωμα, και ονομάστηκε JCV1-syn1.0.

Έκτοτε προσπαθούν να αποσυνθέσουν τον οργανισμό αυτόν στα μίνιμουμ γενετικά του τμήματα, ωστόσο το κύτταρο που δημιούργησαν πέντε χρόνια πριν, το JCVI-syn3.0, ήταν πολύ «μινιμάλ». Οπότε πρόσθεσαν 19 γονίδια, μετξαύ των οποίων τα επτά που χρειάζονταν για κανονική διαίρεση κυττάρου, δημιουργώντας τη νέα παραλλαγή, JCVI-syn3A. Η παραλλαγή αυτή έχει λιγότερα από 500 γονίδια: Συγκριτικά, τα βακτήρια E.coli έχουν περίπου 4.000, ενώ ένα ανθρώπινο κύτταρο 30.000.

Εν τέλει, οι επιστήμονες δημιούργησαν ένα «μίνι ενυδρείο» όπου τα κύτταρα μπορούσαν να τρέφονται και να ζουν κάτω από ένα μικροσκόπιο- και το αποτέλεσμα ήταν ένα βίντεο που έδειξε τα κύτταρα να μεγαλώνουν και να διαιρούνται. Όλα αυτά τα κύτταρα ήταν γενετικά όμοια.

«Σκοπός μας είναι να γνωρίζουμε τη λειτουργία του κάθε γονιδίου, ώστε να μπορέσουμε να αναπτύξουμε ένα πλήρες μοντέλο ως προς το πώς λειτουργεί ένα κύτταρο» είπε άλλος ένας εκ των ερευνητών, ο Τζέιμς Πελετιέ. Ωστόσο ο στόχος αυτός δεν έχε επιτευχθεί ακόμα, καθώς από τα επτά γονίδια που προστέθηκαν σε αυτόν τον οργανισμό για κανονική διαίρεση, οι επιστήμονες ξέρουν μόνο τι κάνουν τα δύο από αυτά. Οι ρόλοι που παίζουν τα άλλα πέντε παραμένουν άγνωστοι.

 

 

 

 

 

 

 


Ακολουθήστε μας στο Google News και μάθετε πρώτοι όλες τις ειδήσεις

Τεχνολογία-Επιστήμη

Προτεινόμενα για εσάς