Το «ελάχιστο» κύτταρο διαθέτει 473 γονίδια. ‘Minimal’ cell raises stakes in race to harness synthetic life

Κάθε κύτταρο JCVI-syn3.0 περιέχει 473 γονίδια, ο μικρότερος αριθμός γονιδίων σε σχέση με κάθε άλλον ανεξάρτητο οργανισμό. Each cell of JCVI-syn3.0 contains just 473 genes, fewer than any other independent organism. Credit: Thomas Deerinck and Mark Ellisman/NCMIR/UCSD

Ερευνητές στις ΗΠΑ, με επικεφαλής τον διάσημο βιολόγο Κρεγκ Βέντερ, πρωτοπόρο στην ανάγνωση του ανθρωπίνου γονιδιώματος, σχεδίασαν και συνέθεσαν το ελάχιστο δυνατό γονιδίωμα ενός μονοκύτταρου οργανισμού, ενός βακτηρίου  (JCV-syn1.0) που περιέχει μόνο εκείνα τα γονίδια (473), τα οποία είναι τα απολύτως αναγκαία για να ζει.

Το επίτευγμα, που παρουσιάσθηκε στο κορυφαίο επιστημονικό περιοδικό «Science», αποτελεί συνέχεια και προέκταση του πρώτου συνθετικού βακτηριακού κυττάρου, που η ίδια ερευνητική ομάδα είχε δημιουργήσει το 2010, προκαλώντας αίσθηση διεθνώς. Άνοιξε από τότε ο δρόμος για τη συνθετική βιολογία, μέσα από τον σχεδιασμό ενός γονιδιώματος στον ηλεκτρονικό υπολογιστή, στη συνέχεια τη χημική δημιουργία του στο εργαστήριο και, τελικά, την μεταμόσχευσή του σε ένα κύτταρο, ώστε αυτό να ελέγχεται μόνο από το συνθετικό γονιδίωμα.

Craig Venter’s creation comes as CRISPR gene-editing methods provide alternative ways to tinker with life’s building blocks. Synthetic biologist Craig Venter, whose team embarked on its quest to whittle life down to its bare essentials two decades ago. Credit: Michael Lewis/Corbis Outline

Έκτοτε, ο Βέντερ και οι συνεργάτες του έβαλαν ως επόμενο στόχο να συνθέσουν ένα «μινιμαλιστικό» κύτταρο, που να μην περιέχει κανένα άλλο γονίδιο, παρά μόνο όσα χρειάζονται για να έχει ζωή με την απλούστερη δυνατή μορφή. Φαίνεται πως πλέον το πέτυχαν. Στο βάθος του ορίζοντα διαγράφεται η «αιρετική» προοπτική δημιουργίας ζωής εκ του μηδενός, γι’ αυτό, άλλωστε, ο Κρεγκ Βέντερ, που έχει δημιουργήσει την εταιρεία Synthetic Genomics, έχει κατηγορηθεί συχνά ότι «το παίζει Θεός».

Four design-build-test cycles produced JCVI-syn3.0.(A) The cycle for genome design, building by means of synthesis and cloning in yeast, and  testing for viability by means of genome transplantation. After each cycle, gene essentiality is reevaluated by global transposon mutagenesis. (B) Comparison of JCVI-syn1.0 (outer blue circle) with JCVI-syn3.0 (inner red circle), showing the division of each into eight segments. The red bars inside the outer circle indicate regions that are retained in JCVI-syn3.0. (C) A cluster of JCVI-syn3.0 cells, showing spherical structures of varying sizes (scale bar, 200 nm).

Οι ερευνητές εξ αρχής «δουλεύουν» σκοπίμως με το βακτήριο Μυκόπλασμα, το οποίο διαθέτει το μικρότερο γνωστό γονιδίωμα από κάθε άλλο κύτταρο που αναπαράγεται αυτόνομα. Αυτή τη φορά, μέσα από διαδοχικά πειράματα στα οποία δοκίμασαν τι συνέβαινε, όταν εξάλειφαν κάθε ένα από τα γονίδια του εν λόγω βακτηρίου, τελικά κατέληξαν στο ότι του αρκούν μόνο 473 για να έχει μια ανεξάρτητη ζωή και να πολλαπλασιάζεται. Κανένας γνωστός οργανισμός στη φύση δεν έχει τόσα λίγα γονίδια.

Παρά πάντως τις συνεχείς δοκιμές, οι ακριβείς βιολογικές λειτουργίες περίπου του ενός τρίτου (31%) των 473 γονιδίων του συνθετικού βακτηρίου δεν έχουν ακόμη ανακαλυφθεί.

Πηγή: www.nature.com