Κυριακή 6 Ιούνη 2010
ΡΙΖΟΣΠΑΣΤΗΣ
ΡΙΖΟΣΠΑΣΤΗΣ
Σελίδα 8
ΕΝΘΕΤΗ ΕΚΔΟΣΗ: "7 ΜΕΡΕΣ ΜΑΖΙ"
ΠΟΙΚΙΛΗΣ ΥΛΗΣ - ΕΠΙΣΤΗΜΗ
Πώς φτιάχτηκε η «συνθετική» μορφή ζωής

Το ημισυνθετικό βακτήριο Μυκοειδές μυκόπλασμα, σε αποξηραμένη μορφή, όπως φαίνεται μέσα από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο
Το ημισυνθετικό βακτήριο Μυκοειδές μυκόπλασμα, σε αποξηραμένη μορφή, όπως φαίνεται μέσα από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο
Η μορφή ζωής που παρασκευάστηκε στα εργαστήρια του Ινστιτούτου Κρεγκ Βέντερ (ΙΚΒ) ονομάστηκε συνθετική, σα να είχε κατασκευαστεί εξολοκλήρου από χημικά αντιδραστήρια. Στην πραγματικότητα είναι ημισυνθετική, αφού εκείνο που κατασκευάστηκε συνθετικά είναι το χρωμόσωμα που περιέχει το DNA με το γενετικό κώδικα. Το συνθετικό χρωμόσωμα τοποθετήθηκε στη συνέχεια στο κύτταρο ενός άλλου βακτηρίου, από το οποίο είχε αφαιρεθεί ο γενετικός κώδικας.

Αν και διογκώθηκε για λόγους εντυπωσιασμού, πρόκειται πράγματι για επίτευγμα. Για πρώτη φορά κατασκευάζεται αυτόματα από μηχανή, με χρήση (μόνο τεσσάρων) χημικών αντιδραστηρίων και με βάση σχέδιο που είναι αποθηκευμένο σε έναν ηλεκτρονικό υπολογιστή, ο γενετικός κώδικας που χρειάζεται για να ζήσει και να αναπαραχθεί ένας απλός μικροοργανισμός (όπως το βακτήριο που επιλέχθηκε). Εως τώρα, η γενετική μηχανική χρησιμοποιούσε διάφορες τεχνικές για την παρεμβολή ή τροποποίηση των απαραίτητων γονιδίων (συνήθως λιγότερων από 10) στο προϋπάρχον μόριο DNA ενός οργανισμού. Η νέα τεχνική δίνει μεγαλύτερη ευελιξία, ευκολία και ταχύτητα ως προς την υλοποίηση «αρχιτεκτονικών σχεδίων» για νέους οργανισμούς.

Σήμερα, η βιολογική επιστήμη δε γνωρίζει ακόμη πολλές πλευρές της αλληλεπίδρασης του γενετικού κώδικα με το υπόλοιπο κύτταρο, του γονότυπου με το φαινότυπο. Αυτό σημαίνει ότι δε χρειάζεται παρά ένα μικρό λάθος στο γενετικό κώδικα για να πάψει να είναι λειτουργικός, να οδηγήσει στο θάνατο του οργανισμού. Απέχει δε μακράν από την ικανότητα βιώσιμων καινοτόμων σχεδίων DNA, δηλαδή χωρίς να παίρνει για πρότυπο υπάρχοντες μικροοργανισμούς.

Απλουστευτική παρουσίαση της διαδικασίας δημιουργίας του «συνθετικού» μυκοπλάσματος στο Ινστιτούτο Κρεγκ Βέντερ
Απλουστευτική παρουσίαση της διαδικασίας δημιουργίας του «συνθετικού» μυκοπλάσματος στο Ινστιτούτο Κρεγκ Βέντερ
Σύμφωνα με τη δημοσίευση των ερευνητών του ΙΚΒ, στο συνθετικό γονιδίωμα του βακτηρίου Μυκοειδές μυκόπλασμα πρόσθεσαν τμήματα DNA, τα οποία λειτουργούν ως στοιχείο που επιτρέπει τη διάκρισή του από το φυσικό Μυκοειδές μυκόπλασμα. Επειδή τα σύγχρονα μηχανήματα μπορούν να συναρμολογήσουν μόνο σχετικά μικρά τμήματα DNA κάθε φορά, οι ερευνητές εισήγαγαν τις μικρές ακολουθίες μέσα σε μαγιά. Τα ειδικά ένζυμα επισκευής DNA της μαγιάς σύνδεσαν τα τμήματα DNA μεταξύ τους. Μετά μετέφεραν τα μέσου μεγέθους τμήματα στο βακτήριο E. coli και μετά πάλι πίσω στη μαγιά. Υστερα από τρεις γύρους συναρμολόγησης, οι ερευνητές είχαν κατασκευάσει ένα γονιδίωμα με μήκος περίπου 1.080.000 μονάδων (ζεύγη βάσεων) που περιείχε περίπου 1.000 γονίδια.

Η ερευνητική ομάδα του ΙΚΒ αποτύγχανε να παράγει λειτουργικό συνθετικό γονιδίωμα, μέχρι που ανέπτυξε ειδική τεχνική εντοπισμού και διόρθωσης των λαθών στα 1.078 τμήματα DNA που χρησιμοποιούσε. Τελικά το πρόβλημα εντοπίστηκε σε ένα και μόνο ζευγάρι βάσεων ενός γονιδίου, η διόρθωση του οποίου έδωσε το πρώτο βιώσιμο γονιδίωμα.

Στη συνέχεια, οι επιστήμονες μεταμόσχευσαν το συνθετικό γονιδίωμα του Μ. μυκοπλάσματος σε ένα άλλο είδος βακτηρίου, το Μυκόπλασμα capricolum. Το γονιδίωμα ενσωματώθηκε στη λειτουργία του κυττάρου υποδοχέα. Αν και 14 γονίδια εξαφανίστηκαν ή έπαψαν να λειτουργούν στους απογόνους των μεταμοσχευμένων βακτηρίων, τα βακτήρια έμοιαζαν σαν κανονικά Μ. μυκοπλάσματα και παρήγαγαν μόνο τις πρωτεΐνες του είδους τους. Το νέο είδος ονομάστηκε Μυκοειδές μυκόπλασμα JCVI-syn 1.0 και είναι απόδειξη ότι είναι δυνατή η σχεδίαση γονιδιώματος σε υπολογιστή, η χημική παρασκευή του στο εργαστήριο και η μεταμόσχευσή του σε κύτταρο υποδοχέα, δίνοντας ζωντανά κύτταρα ικανά να αναπαραχθούν.

Η επιτυχία του ΙΚΒ, που από πλευράς προβολής εισέπραξε σχεδόν εξολοκλήρου ο Βέντερ, βασίζεται σε 15 χρόνια δουλειάς των Χάμιλτον Σμιθ (συνιδρυτής του ΙΚΒ) και Κλάιντ Χάτσινσον και της πολυμελούς ερευνητικής τους ομάδας. Επόμενο στάδιο μετά τη «συνθετική» μορφή ζωής είναι η δημιουργία του ελάχιστου γονιδιώματος που θα επιτρέπει τη λειτουργία και αναπαραγωγή του βακτηρίου, με την αφαίρεση όλων των περιττών γονιδίων από το συνθετικό γονιδίωμα. Ισως μια από τις σημαντικότερες πλευρές της νέας έρευνας, όπως επισήμανε ο Χ. Σμιθ, είναι η ανάπτυξη εργαλείων και τεχνολογιών που επιτρέπουν τον τεμαχισμό του γενετικού κώδικα του βακτηριακού κυττάρου. Παρακολουθώντας τις επιπτώσεις της αφαίρεσης, προσθήκης και αντιμετάθεσης τμημάτων θα μπορέσει να γίνει πλήρως κατανοητή η λειτουργία αυτών των απλών μονοκύτταρων οργανισμών.

Στα σχέδια του ΙΚΒ, με ορίζοντα δεκαετίας, είναι η κατασκευή φυκών (άλγες) που θα απορροφούν το διοξείδιο του άνθρακα και θα το συνδυάζουν με νερό για να φτιάξουν υδρογονάνθρακες για χρήση ως καύσιμα, για τη γρηγορότερη παραγωγή εμβολίων, την παρασκευή νέων χημικών ουσιών, τροφίμων, ακόμη και την απορρύπανση περιοχών. Με άλλα λόγια, το ΙΚΒ ίσως στο μέλλον να είναι έτοιμο να προτείνει κάποιο μικροοργανισμό για να φάει στην κυριολεξία την πετρελαιοκηλίδα που θα προκαλέσει κάπου αλλού μια βυθισμένη εξέδρα άντλησης πετρελαίου. Και μετά ίσως να έχει την ίδια αποτελεσματικότητα με τη ΒP στον κόλπο του Μεξικού, προσπαθώντας να σταματήσει το μικροοργανισμό για να μη φάει όλο το πετρέλαιο του πλανήτη...


Κορυφή σελίδας

Διαβάστε στο «Ρ»

Ο καιρός
Weather data from openweathermap.org