Ένα βήμα πιο κοντά στη δημιουργία τεχνητής ζωής με “κατά παραγγελία” DNA

Με τη σύνθεση στο εργαστήριο των 6 από τα 16 χρωμοσώματα της μαγιάς, επιστήμονες από το πρόγραμμα Synthetic Yeast Genome έφεραν πιο κοντά την ανάπτυξη της πρώτου περίπλοκου μικροοργανισμού με εξ ολοκλήρου τεχνητό γενετικό υλικό.

Αν και μονοκύτταρος οργανισμός, η μαγιά ανήκει στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς, καθώς το γενετικό της υλικό βρίσκεται οριοθετημένο μέσα στον πυρήνα και τα μιτοχόνδρια.  Έτσι, το γονιδίωμά του είναι αρκετά περίπλοκο, με συνέπεια το επίτευγμα των επιστημόνων του προγράμματος να θεωρείται πιο δύσκολο από την προσθήκη δύο τεχνητών νουκλεοτιδίων στο γενετικό υλικό του βακτηρίου E.Coli, που κατάφεραν πρόσφατα βιολόγοι από το Ινστιτούτο Ερευνών Scripps της Καλιφόρνια.

Με τη σύνθεση των 6 χρωμοσωμάτων, η ομάδα του Synthetic Yeast Genome, που αποτελείται από εκατοντάδες επιστήμονες, δημιούργησε λειτουργικά κύτταρα μαγιάς τα οποία ενσωματώνουν κατά 30% τεχνητό γενετικό υλικό στο γονιδίωμά τους. Σύμφωνα με τους ίδιους, θα χρειασθούν έναν ακόμη χρόνο για να αναπτύξουν τα πρώτα κύτταρα με 100% συνθετικό γενετικό υλικό.

Τότε, θα έχουν δημιουργήσει την πρώτη πλήρως τεχνητή εκδοχή ευκαρυωτικού οργανισμού, ο οποίος δηλαδή έχει την ίδια δομή με τα κύτταρα του ανθρώπου, των ζώων και των φυτών.  

Όπως περιγράφει η ομάδα σε επτά άρθρα της που πρόκειται να δημοσιευθούν στο περιοδικό Science, συνέθεσαν κάθε τεχνητό χρωμόσωμα χρησιμοποιώντας τα τέσσερα «γράμματα» του DNA και τα οποία διακρίνονται από την αζωτούχα βάση που περιέχουν: την αδενίνη (A), τη θυμίνη (Τ), την κυτοσίνη (C) και τη γουανίνη (G).

Κάθε τεχνητό χρωμόσωμα που δημιούργησαν με αυτό τον τρόπο αντικατέστησε ένα φυσικό χρωμόσωμα της μαγιάς, ελέγχοντας στη συνέχεια αν ο μικροοργανισμός διατηρούσε όλες τις φυσικές του λειτουργίες. Έτσι, κατάφεραν να δημιουργήσουν κύτταρα με 6 τεχνητά χρωμοσώματα.

Το επίτευγμα αυτό έγινε εφικτό χάρις σε ένα εξελιγμένο πρόγραμμα υπολογιστή, που λέγεται BioStudio. Με τη βοήθεια του BioStudio, οι ερευνητές μπορούσαν να εντοπίσουν οποιοδήποτε «λάθος» στο κώδικα και να το διορθώσουν, πριν προχωρήσουν στην ανάπτυξη του επόμενου χρωμοσώματος.

«Στη θέση του κώδικα ενός ζωντανού κυττάρου μαγιάς, ουσιαστικά δημιουργούμε μία σύγχρονη εκδοχή του λειτουργικού του συστήματος», σημείωσε χαρακτηριστικά στον ραδιοφωνικό σταθμό NPR ο γενετιστής ΤζεΦ Μπέκε, επικεφαλής του πρότζεκτ και διευθυντής του Ιατρικού Κέντρου Langone του πανεπιστημίου της Νέας Υόρκης.

Με τη δημιουργία κυττάρων μαγιάς με «κατά παραγγελία» γενετικό υλικό, οι επιστήμονες ελπίζουν πως στο απώτερο μέλλον θα αναπτύξουν μικροσκοπικά «βιολογικά εργοστάσια», τα οποία θα παράγουν δραστικές ουσίες για νέα φάρμακα ή καινούρια είδη βιοκαυσίμων.

Προς το παρόν, πάντως, τα συνθετικά χρωμοσώματα που δημιουργούν επιτελούν τις ίδιες λειτουργίες με το φυσικό γενετικό υλικό που αντικαθιστούν. Η μόνη διαφορά είναι πως αφαιρούν το γενετικό υλικό που φαίνεται να είναι άχρηστο, ενώ επίσης αλλάζουν τη θέση ορισμένων γονιδίων.