Χάκερ της ζωής δημιούργησαν οργανισμό με 50% συνθετικό DNA

Ερευνητική κοινοπραξία που εργάζεται εδώ και 17 χρόνια για να δημιουργήσει έναν οργνισμό με συνθετικό γονιδίωμα μόλις έφτασε στα μισά του δρόμου: δημιούργησε κύτταρα μαγιάς των οποίων το μισό και πλέον DNA σχεδιάστηκε και δημιουργήθηκε στο εργαστήριο.

Απώτερος στόχος της διεθνούς προσπάθειας Sc2.0, της οποίας τα ευρήματά δημοσιεύονται στις έγκριτες επιθεωρήσεις Cell και Cell Genomics σε δέκα επιμέρους μελέτες, είναι να σχεδιάσει οργανισμούς για φαρμακευτικές, βιομηχανικές και γεωργικές χρήσεις.

Εξάλλου ο ζυμομύκητας με τον οποίο πειραματίζεται, η γνωστή μαγιά (Saccharomyces cerevisiae) δεν χρησιμοποιείται μόνο στη μαγειρική, τη ζυθοποιία και την οινοποιία: με κατάλληλες γενετικές τροποποιήσεις αξιοποιείται επίσης στην παραγωγή πληθώρας χημικών και φαρμάκων, μεταξύ των οποίων η ινσουλίνη.

Κάθε επιμέρους ερευνητική ομάδα στην Ευρώπη, την Ασία, τη Βόρεια Αμερική και την Αυστραλία ανέλαβε να συνθέσει ένα διαφορετικό χρωμόσωμα

Άλλα εργαστήρια έχουν ήδη παρουσιάσει ιούς και βακτήρια με πλήρως συνθετικά γονιδιώματα, όμως η μαγιά ανήκει στους λεγόμενους ευκαρυωτικούς οργανισμούς, την ομάδα που περιλαμβάνει μεταξύ άλλων τα ζώα, τα φυτά και τους μύκητες -οργανισμούς που γενικά έχουν μεγαλύτερα γονιδιώματα και κρατούν το DNA τους πακεταρισμένο μέσα σε έναν πυρήνα.

Ένα νέο κύτταρο με συνθετικό DNA διακρίνεται να εκβλασταίνει από τον αρχικό ζυμομύκητα (Cell/Zhao et al.)

Από τα 16 χρωμοσώματα της μαγιάς, η κοινοπραξία Sc2.0 αναφέρει ότι αντικατέστησε με συνθετικό DNA τα 7,5 χρωμοσώματα.

Χρειάστηκε πρώτα να απαλειφθούν αλληλουχίες που δημιουργούν γονιδιωματική αστάθεια, δηλαδή κίνδυνο μεταλλάξεων, ενώ όλα τα γονίδια του λεγόμενου μεταφορικού DNA, το οποίο συμμετέχει στην παραγωγή πρωτεΐνών με βάση τις οδηγίες του DNA, μεταφέρθηκαν όλα ένα χρωμόσωμα.

Και, πριν από την τελική συναρμολόγηση, τα συνθετικά μόρια DNA ελέγχθηκαν προσεκτικά για λάθη.

Κατά τα άλλα, η συναρμολόγηση των τμημάτων DNA στα τεχνητά χρωμοσώματα ακολούθησε τη διάταξη των γονιδίων στον φυσικό οργανισμό.

Κάθε επιμέρους ερευνητική ομάδα στην Ευρώπη, την Ασία, τη Βόρεια Αμερική και την Αυστραλία ανέλαβε να συνθέσει ένα διαφορετικό χρωμόσωμα, οπότε για να συνδυαστούν στο τέλος όλα τα τεχνητά χρωμοσώματα σε ένα κύτταρο απαιτήθηκαν συνεχείς επιλεκτικές διασταυρώσεις.

H ερευνητική προσπάθεια, η οποία ξεκίνησε το 2006, βρίσκεται πλέον κοντά στον στόχο της να πλάσει έναν οργανισμό αποκλειστικά με γονίδια εργαστηρίου -μια εξέλιξη που κάποιοι αναμένουν σε περίπου έναν χρόνο.

Στο μεταξύ, τα πειράματα ρίχνουν νέο φως στην οργάνωση, τη λειτουργία και την εξέλιξη των γονιδιωμάτων, νέες πληροφορίες που θα ήταν δύσκολο να αποκτηθούν με άλλο τρόπο.