Αμερικανοί έφτιαξαν ένα μακρύ συνθετικό γονιδίωμα

Πηγή: Reuters, 25 Ιανουαρίου 2008

Αμερικανοί ερευνητές του Ινστιτούτου Craig Venter παρασκεύασαν το πρώτο συνθετικό γονιδίωμα του βακτηρίου mycoplasma genitalium, σε στάδιο που θεωρείται κρίσιμο για τη δημιουργία ενός τεχνητού ζωντανού οργανισμού, σύμφωνα με μια μελέτη που δόθηκε σήμερα στη δημοσιότητα.

Πρόκειται για την πιο μεγάλη δομή του DNA, την βασική δομική μονάδα της ζωής, που έχει παρασκευαστεί μέχρι σήμερα από τον άνθρωπο, υπογραμμίζουν οι υπεύθυνοι για την έρευνα αυτή που δημοσιεύεται στο αμερικανικό περιοδικό Science.

"Δείξαμε ότι είναι δυνατό να δημιουργήσουμε τεχνητά μεγάλα γονιδιώματα και να καθορίσουμε το μέγεθος τους, γεγονός που ανοίγει το δρόμο για σημαντικές πιθανές εφαρμογές όπως η παραγωγή βιοκαυσίμων και η βιολογική επεξεργασία τοξικών αποβλήτων", εξηγεί ο νομπελίστας βιολόγος Hamilton Smith, του Ινστιτούτου Craig Venter κι ένας από τους βασικούς συνεργάτες στην έρευνα αυτή.

Αυτή η έρευνα "αποτελεί το δεύτερο από τα τρία στάδια προς την δημιουργία ενός ζωντανού οργανισμού τελείως τεχνητού", διευκρινίζει ο Dan Gibson, βασικός συντάκτης της μελέτης αυτής στην οποία συμμετείχε επίσης και ο γνωστός γενετιστής Κρέγκ Βέντερ, ιδρυτής του Ινστιτούτου και αμφιλεγόμενος πρωτοπόρος των βιοτεχνολογιών.

Νέα τεχνική

Η νέα τεχνική μπορεί να βοηθήσει ώστε να κατασκευαστούν ακόμα μεγαλύτερα μόρια DNA από κομμάτια δημιουργημένα από χημικές ενώσεις, σύμφωνα με την έκθεση.

Οι 17 ερευνητές του Ινστιτούτου Venter ξεκίνησαν το πρόγραμμα το 1999 βάζοντας στο μικροσκόπιο το βακτήριο mycoplasma genitalium, το οποίο διαθέτει μόλις 580 γονίδια, λιγότερα από οποιονδήποτε άλλο ζωντανό οργανισμό, και προκαλεί ορισμένες σεξουαλικά μεταδιδόμενες ασθένειες. Υπενθυμίζεται ότι ο ανθρώπινος οργανισμός διαθέτει περίπου 30 χιλιάδες γονίδια.

Κατά την έρευνά τους, οι Αμερικανοί ερευνητές κατάφεραν να αφαιρέσουν 101 γονίδια του βακτηρίου με 5.000 έως 7.000 ζευγάρια βάσεων, τα μόρια που σχηματίζουν τα σκαλοπάτια της σκάλας του DNA, χωρίς όμως να το εξοντώσουν, γεγονός που σημαίνει ότι τα εναπομείναντα γονίδια είναι άκρως απαραίτητα για τη διατήρηση της ζωής. Οι ερευνητές συνέδεσαν τα τμήματα με τέσσερα σκέλη, τα οποία παρενέβαλαν στο υλικό για τις τελικές συνδέσεις.

Το τελικό χρωμόσωμα ελέγχθηκε έπειτα σε σχέση με την ακολουθία του φυσικού DNA για να επιβεβαιώσει ότι ήταν ένα ακριβές αντίγραφο. Το βακτηριακό γονιδίωμα χρησιμοποιεί 582.970 ζευγάρια βάσεων. Το πιο μακρύ μέχρι τώρα μήκος του τεχνητού DNA ήταν 32.000 ζευγάρια βάσεων.

Για το τελικό στάδιο, στο οποίο οι ερευνητές του Ινστιτούτου εργάζονται ήδη, θα προσπαθήσουν να δημιουργήσουν ένα τεχνητό κύτταρο βακτηρίου που θα βασίζεται ολοκληρωτικά στο συνθετικό γονιδίωμα του βακτηρίου Mycoplasma genitalium που έχουν παρασκευάσει.  

Συγκεκριμένα ο επόμενος στόχος της ομάδας θα είναι να "ζωντανέψουν" το χρωμόσωμα μέσα σε ένα βακτηρίδιο δότη του οποίου ο γενετικός κώδικας έχει αφαιρεθεί. Εάν το πετύχουν, το βακτηρίδιο θα αρχίσει να ζει με τη βοήθεια των νέων γενετικών οδηγιών, ακριβώς όπως ένας υπολογιστής τρέχει ένα νέο λειτουργικό σύστημα.

Ο αναπτυσσόμενος τομέας της συνθετικής βιολογίας δεν περιμένει έναν πλήρη τεχνητό οργανισμό, λέει ο Rob Carlson, ένας φυσικός που εργάζεται στη συνθετική βιολογία μέσω της επιχείρησης του Biodesic LLC στο Σιάτλ. Η ομάδα του και μερικές άλλες δουλεύουν ήδη στην εισαγωγή συνθετικών ακολουθιών του DNA στους υπάρχοντες οργανισμούς, σαν τα τρανζίστορ στα ηλεκτρονικά κυκλώματα.

"Είναι ήδη δυνατό να σχεδιαστεί ένα νέο πρωτεϊνικό ή γενετικό κύκλωμα σε ένα lap-top, να σταλεί η ακολουθία σε μια επιχείρηση συνθετικών γονιδίων, και να ανακτηθεί το DNA από την εταιρεία FedEx μερικές εβδομάδες αργότερα," είπε.

Ο ίδιος λέει ότι είναι αισιόδοξος πως η τεχνολογία θα οδηγηθεί σύντομα σε μικρόβια που μπορούν να παραγάγουν νέα βιολογικά καύσιμα και πολύ περισσότερα. Ο Carlson προβλέπει επίσης τη χρήση του συνθετικού DNA στην κατασκευή νέων εμβολίων. Το συνθετικό DNA μπορεί να αποδειχθεί κρίσιμο για να δημιουργηθούν νέα εμβόλια γρήγορα σε περίπτωση πανδημικής γρίπης ή ένα ξέσπασμα του SAR, διευκρινίζει.

Με τη δημιουργία των γονιδιωμάτων, οι μηχανικοί θα μπορούσαν ενδεχομένως να ελευθερωθούν από τους περιορισμούς της υπάρχουσας ζωής, πιστεύει ο Drew Endy, ένας βιολόγος μηχανικός στο MIT. Οι φυσικοί οργανισμοί είναι ικανοί όλοι για αναπαραγωγή και εξέλιξη, παραδείγματος χάριν, αλλά οι τεχνητοί δεν θα έπρεπε να είναι.

"Θα μπορούσαμε να κάνουμε γονιδιώματα που δεν θα μπορούν να ξεδιπλωθούν, δημιουργώντας βιολογικά συστήματα μίας χρήσης," λέει ο Endy.

Τα τρία στάδια

2002: Δημιουργία ενός συνθετικού ιού. Επιστήμονες παρασκευάζουν στο εργαστήριο έναν ιό πολιομυελίτιδας

2007: Το γονιδίωμα ενός κυττάρου τοποθετείται σ' ένα άλλο.

2008: Δημοσίευση της έρευνας του Ινστιτούτου Βέντερ για τη συνθετική αναπαραγωγή του DNA ενός βακτηρίου.

Το επόμενο βήμα των επιστημόνων είναι να προσπαθήσουν να δημιουργήσουν ένα τεχνητό κύτταρο βακτηρίου που θα βασίζεται ολοκληρωτικά στο συνθετικό γονιδίωμα του βακτηρίου mycoplasma genitalium.