A fost creat primul organism viu din lume cu ADN-ul complet reproiectat

Cercetătorii au creat un genom sintetic modificat, cu potențiale beneficii pentru medicină pe viitor

Oamenii de știință au creat primul organism viu din lume care are un ADN complet sintetic şi radical modificat.

Microbul creat în laborator, o tulpină de bacterii răspândită în mod normal în sol şi în intestinul uman, este similar cu verișorii săi naturali, dar supraviețuiește pe un set mai restrâns de instrucțiuni genetice.

Existenţa bacteriilor dovedește că viaţa poate exista cu un cod genetic limitat şi deschide calea pentru organismele a căror mecanism biologic poate fi folosit la producerea medicamentelor şi materialelor utile, sau la adăugarea unor noi caracteristici, cum ar fi rezistenţa la viruși.

Într-un efort de doi ani, cercetătorii de la Laboratorul de Biologie Moleculară a Consiliul de Cercetări Medicale din Cambridge au citit şi reproiectat ADN-ul bacteriei Escherichia coli (E coli), înainte de a crea celule cu o versiune sintetică a genomului modificat.

Vedeţi şi: Oamenii de știință au dezvăluit ruta genetică a creării întregului organism dintr-o singură celulă

Genomul artificial deține 4 milioane de perechi de bază, unități ale codului genetic specificate prin literele G, A, T şi C.

Imprimate în întregime pe foi de format A4, ele vor ocupa 970 de pagini, făcând-ul să fie cel mai mare genom creat la moment de oamenii de știință.

„Nu era complet clar dacă este posibil de creat un aşa genom mare şi dacă poate fi modificat într-atât de tare”, a spus Jason Chin (en) , un expert în biologie sintetică care a condus proiectul.

ADN-ul incorporat în interiorul unei celule deține instrucțiunile necesare pentru a funcționa.

De exemplu, atunci când celula are nevoie de mai multe proteine pentru a creşte, ea citește ADN-ul care codifică proteina potrivită.

Literele ADN-ului sunt citite în triouri numite codoni, aşa ca TCG şi TCA.

Aproape toate vietățile, de la meduze la oameni, folosesc 64 de codoni.

Dar, mulţi din ei fac acelaşi lucru.

În total, 61 de codoni fac 20 de aminoacizi naturali, care pot fi strânși împreună ca mărgelele pe o sfoară pentru a construi orice tip de proteină din natură.

De fapt, alţi trei codoni au rolul de stop semne: ei anunță celula când proteina este gata, precum semnul de punctuație ce marchează sfârșitul acestei fraze.

Echipa din Cambridge şi-a propus să reproiecteze genomul E coli prin eliminarea unor codoni inutili.

Vedeţi şi: Pentru prima dată, reprogramarea celulară a fost folosită pentru a inversa îmbătrânirea la animalele vii

Folosind un computer, oamenii de știință au examinat ADN-ul bacteriei.

Ori de câte ori ei dădeau de TCG, un codon care face un aminoacid numit serină, ei l-au rescris ca AGC, ce face același lucru.

Ei au înlocuit încă doi codoni în mod similar.

După mai mult de 18 000 de ediții, oamenii de știință au eliminat fiecare apariţie a celor trei codoni din genomul bacteriei.

Codul genetic reproiectat a fost sintetizat chimic şi, fragment cu fragment, a fost adăugat la E coli, unde a înlocuit genomul natural al organismului.

Rezultatul, raportat în Nature, este o bacterie cu un cod complet sintetic şi modificat radical.

Cunoscut ca Syn61, bacteria este puțin mai lungă decât cea normală şi creşte mai încet, dar totuși supraviețuiește.

„E destul de uimitor”, a spus Chin (en).

Când bacteria a fost creată, cu puțin timp înainte de Crăciun, echipa de cercetare a făcut o fotografie în laborator cu o farfurie Petri de bacterii, în calitate de figură centrală a recreării nașterii.

Astfel de forme de viaţă proiectate ar putea fi de folos, crede Chin.

Deoarece ADN-ul acestor forme de viaţă este diferit, virușii invadatori vor întâmpina greutăți în a se răspândi în interiorul lor, făcându-i efectivi în ceea ce privește rezistenţa la viruși.

Aceasta ar putea aduce beneficii.

Vedeţi şi: Eliminarea anumitor gene ar putea creşte durata vieţii cu 60 la sută

E coli este deja utilizat de către industria biofarmaceutică (en) în producerea insulinei pentru diabetici şi a altor compuși medicali pentru cancer, scleroză multiplă, atac de inimă şi boli de ochi, dar întreaga producţie poate fi stricată când culturile bacteriene sunt contaminate cu viruşi (en) sau alţi microbi.

Dar asta nu e totul: în activitatea viitoare, codul genetic creat ar putea fi modificat, pentru a impune celulele să producă enzime, proteine şi medicamente proiectate.

În 2010, oamenii de știință din SUA au anunțat despre crearea primului organism din lume cu genom sintetic (en).

Bacteria, Mycoplasma mycoides, are un genom mai mic decât E.coli — aproximativ cu 1 milion de perechi de bază — şi nu a fost proiectat radical.

Comentând ultima lucrare, Clyde Hutchison, de la grupul american de cercetare, a declarat (en): „Proporția înlocuirii acestui genom, este mai mare decât orice altă înlocuire completă a genomului raportată până acum”.

„Ei au ridicat domeniul geneticii la un nou nivel, nu numai prin faptul că au construit cu succes cel mai mare genom sintetic de până acum, dar, de asemenea, şi prin a face cele mai multe modificări la un genom”, a spus Tom Ellis (en), cercetător de biologie sintetică la Imperial College din Londra.

Dar, posibil acest record nu e pentru mult timp.

Ellis şi alții construiesc un genom sintetic pentru drojdia de bucătărie, în timp ce oamenii de știință de la Harvard fac genomi bacterieni cu mai multe modificări a codului.

Faptul că această bacterie E. coli reproiectată nu creşte precum şi tulpinile naturale, nu este surprinzător, a adăugat Ellis.

„Dacă ceva şi este surprinzător, acesta e că ea totuși creşte după atâtea modificări”, a spus el (en).