Ομάδα επιστημόνων ανέπτυξε έναν μονοκύτταρο συνθετικό οργανισμό που διαιρείται και πολλαπλασιάζεται όπως και ένας πραγματικός. Αυτό το επίτευγμα θα μπορούσε να βοηθήσει μελλοντικά τους ερευνητές να δημιουργήσουν μικροσκοπικούς υπολογιστές και μικροσκοπικά εργοστάσια παραγωγής φαρμάκων από συνθετικά κύτταρα.
«Υπάρχουν τόσοι πολλοί τρόποι με τους οποίους αυτός ο επόμενος αιώνας της βιολογίας θα μπορούσε ενδεχομένως να αλλάξει την καθημερινότητά μας προς το καλύτερο», δήλωσε η κύρια συγγραφέας Elizabeth Strychalski, που ηγείται του Cellular Engineering Group στο Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας (NIST). Η Strychalski και οι συνάδελφοί της σχεδιάζουν να κατασκευάσουν αισθητήρες που θα μπορούν να λάβουν μετρήσεις από τα περιβάλλοντά τους, παρακολουθώντας τα επίπεδα οξύτητας, θερμοκρασίας και οξυγόνου.
Αυτoί οι αισθητήρες θα μπορούσαν επίσης να κατασκευαστούν για να παράγουν συγκεκριμένα φάρμακα και ενδεχομένως να τοποθετηθούν μέσα στο ίδιο το ανθρώπινο σώμα. Άλλα κύτταρα θα μπορούσαν να καλλιεργηθούν στο εργαστήριο και να χρησιμοποιηθούν για την αποτελεσματική παραγωγή τροφίμων και προϊόντων καυσίμου, ή να κατασκευαστούν για να εκτελούν υπολογιστικές λειτουργίες σε μοριακή κλίμακα, πρόσθεσε η Strychalski.
Για να το καταφέρουν αυτό οι επιστήμονες, θα πρέπει πρώτα να «ξεκλειδώσουν» τα μυστήρια του κυττάρου σε θεμελιώδες επίπεδο προτού μπορέσουν να το χρησιμοποιήσουν στους συνθετικούς οργανισμούς.
Στη νέα μελέτη, η Strychalski και οι συνεργάτες της έκαναν ένα βήμα προς αυτόν τον στόχο και τα αποτελέσματά τους δημοσιεύθηκαν στις 29 Μαρτίου στο περιοδικό «Cell».
Η ομάδα ξεκίνησε με ένα υπάρχον συνθετικό κύτταρο που ονομάζεται JCVI-syn3.0, το οποίο δημιουργήθηκε το 2016 και περιέχει μόνο 473 γονίδια. Αυτό το απλό κύτταρο δημιουργήθηκε από το βακτήριο Mycoplasma genitalium, ένα σεξουαλικά μεταδιδόμενο μικρόβιο. Οι επιστήμονες απομόνωσαν το DNA του και το αντικατέστησαν με ένα συνθετικό, ανασυνδυασμένο. Κατά τη δημιουργία του JCVI-syn3.0, οι επιστήμονες ήθελαν να μάθουν ποια γονίδια είναι απολύτως απαραίτητα για την επιβίωση και λειτουργία του κυττάρου και ποια είναι περιττά.
Όμως, ενώ το JCVI-syn3.0 μπορούσε να δημιουργήσει πρωτεΐνες και να αναπαραγάγει το DNA του χωρίς πρόβλημα, το μονοκύτταρο δεν μπόρεσε να χωριστεί σε ομοιόμορφες σφαίρες. Αντ’ αυτού, χωρίστηκε τυχαία, παράγοντας θυγατρικά κύτταρα με πολλά διαφορετικά σχήματα και μεγέθη. Η Strychalski και η ομάδα της ξεκίνησαν να επιλύσουν αυτό το πρόβλημα προσθέτοντας γονίδια στο κύτταρο.
Μετά από χρόνια έρευνας, οι επιστήμονες παρήγαγαν το JCVI-syn3A, το οποίο περιέχει συνολικά 492 γονίδια και ανακάλυψαν ότι επτά από αυτά τα γονίδια είναι κρίσιμα για την κανονική κυτταρική διαίρεση.
«Ορισμένα από τα γονίδια του απλού κυττάρου δεν είχαν κάποια γνωστή λειτουργία», δήλωσε ο συν-συγγραφέας James Pelletier, απόφοιτος φοιτητής στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης (MIT). Ομοίως, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι «ορισμένα από τα γονίδια τα οποία έπρεπε να διαιρέσει το κύτταρο επίσης δεν είχαν κάποια γνωστή λειτουργία». Η επανεισαγωγή αυτών των γονιδίων επέτρεψε στο συγκεκριμένο κύτταρο να χωριστεί σε απόλυτα ομοιόμορφες σφαίρες.
Μερικά από αυτά τα σημαντικά γονίδια πιθανώς αλληλεπιδρούν με την κυτταρική μεμβράνη, με βάση τις γενετικές τους αλληλουχίες, δήλωσε ο Pelletier. Αυτό μπορεί να σημαίνει ότι αλλάζουν τις φυσικές ιδιότητες της μεμβράνης, καθιστώντας την πιο ελαστική ώστε να διαιρείται σωστά ή ότι δημιουργούν δυνάμεις μέσα στη μεμβράνη που ενθαρρύνουν τη διάσπαση. Αλλά προς το παρόν, η ομάδα δεν γνωρίζει τους συγκεκριμένους μηχανισμούς που χρησιμοποιούν τα γονίδια για να βοηθήσουν τα κύτταρα να διαιρεθούν.
«Η μελέτη μας δεν σχεδιάστηκε για να κατανοήσει τους μηχανισμούς μέσα στο κύτταρο που σχετίζονται με κάθε ένα από αυτά τα γονίδια άγνωστης λειτουργίας», δήλωσε η Strychalski. «Θα πρέπει να το μελετήσουμε μελλοντικά».
Ενώ οι ερευνητές συνεχίζουν να διερευνούν τα μυστήρια του απλού κυττάρου, οι συνθετικοί βιολόγοι εργάζονται με ακόμη πιο απλοϊκά συστήματα. Η συνθετική βιολογία είναι ένα διεπιστημονικό πεδίο έρευνας που επιδιώκει να δημιουργήσει νέα βιολογικά μέρη, συσκευές και συστήματα, ή να επανασχεδιάσει συστήματα που ήδη βρίσκονται στη φύση. Περιλαμβάνει ένα ευρύ φάσμα από μεθοδολογικές προσεγγίσεις από πολλούς και διάφορους κλάδους.
«Μελλοντικά, η συνθετική βιολογία θα μπορούσε να συμβάλλει σε σημαντικές καινοτομίες όπως υπολογιστές σε μέγεθος κυττάρων, αλλά προς το παρόν, η έρευνα καθοδηγείται σε μεγάλο βαθμό από την ανάγκη να μάθουμε πώς συγκεντρώνονται τα βασικά δομικά στοιχεία της ζωής και τι μπορούν να μας πουν για εμάς», είπε η Strychalski.
ΠΗΓΗ: Livescience
Κάνε like στη σελίδα μας στο Facebook
Ακολούθησε μας στο Twitter
Κάνε εγγραφή στο κανάλι μας στο Youtube
– Αναφέρεται ως πηγή το ertnews.gr στο σημείο όπου γίνεται η αναφορά.
– Στο τέλος του άρθρου ως Πηγή
– Σε ένα από τα δύο σημεία να υπάρχει ενεργός σύνδεσμος