ΤΕΧΝΗΤΗ ΖΩΗ??

Παρασκευάζοντας μικρόβια Συνθετικό γονιδίωμα φέρνει ένα βήμα πιο κοντά την τεχνητή ζωή

Ινστιτούτο Βέντερ

Αριστερά, τα τεχνητά βακτήρια καθώς αναπαράγονται. Δεξιά, το σχεδιάγραμμα του γονιδιώματος

Ουάσινγκτον

Προηγούμενο άρθρο: Το πρώτο συνθετικό γονιδίωμα δημιούργησε το Ινστιτούτο Βέντερ (25/1/2008) Η ομάδα του φιλόδοξου γενετιστή Κρεγκ Βέντερ ανακοίνωσε ότι δημιούργησε το πρώτο ζωντανό κύτταρο που λειτουργεί με συνθετικό DNA -ένα επίτευγμα που όπως υποστηρίζει είναι «το τελευταίο βήμα» για δημιουργία τεχνητών οργανισμών. Το ημι-τεχνητό βακτήριο που παρουσιάζεται στο περιοδικό Science αποτελείται από το «σασί» ενός φυσικού μικροβίου, μέσα στο οποίο μεταμοσχεύθηκε γενετικό υλικό που δημιούργησαν οι ερευνητές. Το κατασκευασμένο γονιδίωμα αντιγράφει το γενετικό υλικό ενός απλού βακτηρίου, το οποίο αρκείται στο μικρότερο γονιδίωμα που έχει βρεθεί μεταξύ των γνωστών οργανισμών. Τώρα, το τεχνητό αντίγραφό του ζει και αναπαράγεται στο Ινστιτούτου Βέντερ ((JCVI) στις ΗΠΑ. «Πρόκειται για μια ολική μεταμόρφωση της ζωής από ένα είδος σε ένα διαφορετικό, απλά αλλάζοντας το λογισμικό» δήλωσε ο Δρ Κρεγκ Βέντερ. Ο ερευνητής σκοπεύει τώρα να συνεχίσει με μεγαλύτερα γονιδιώματα, με απώτερο στόχο το σχεδιασμό μικροοργανισμών που παράγουν καύσιμα και φάρμακα ή απορρυπαίνουν το περιβάλλον. H ομάδα του είχε παρουσιάσει νωρίτερα τις δύο βασικές τεχνικές που χρησιμοποιήθηκαν στο πείραμα: τη σύνθεση ενός μη λειτουργικού γονιδιώματος, και τη μεταμόσχευση ενός λειτουργικού γονιδιώματος από ένα (φυσικό) βακτήριο σε ένα άλλο. Ο Βέντερ έγινε πρωτοσέλιδο το 2000, όταν κατάφερε να ολοκληρώσει την πρώτη ανθρώπινη γενετική αλληλουχία, νωρίτερα από ό,τι το διεθνές Πρόγραμμα Ανθρώπινου Γονιδιώματος (και δέχτηκε τότε επικρίσεις για αλαζονεία). Aργότερα ίδρυσε το μη κερδοσκοπικό ινστιτούτο και έγινε ένας από τους πρώτους ανθρώπους που μπόρεσαν να διαβάσουν το προσωπικό τους γονιδίωμα. Μαγειρεύοντας ζωή Η ερευνητική ομάδα περιγράφει στη δημοσίευση τα βήματα για τη σύνθεση ενός γονιδιώματος, χρησιμοποιώντας ως πρώτη ύλη τα τέσσερα χημικά «γράμματα» στον κώδικά του DNA - τις βάσεις Α, Τ, C, G. Στη συνέχεια, «αυτό το συνθετικό γονιδίωμα ενεργοποιήθηκε μέσα σε ένα [φυσικό] κύτταρο που ελεγχόταν έτσι εντελώς από ένα συνθετικό γονιδίωμα» αναφέρει ανακοίνωση των ερευνητών. Η τελική αλληλουχία, μήκους περίπου ενός εκατομμυρίου βάσεων περιέχει τις ελάχιστες δυνατές οδηγίες στις οποίες μπορεί να βασιστεί ένας οργανισμός -συγκριτικά, το ανθρώπινο γονιδίωμα έχει πάνω από τρία δισ. ζεύγη βάσεων. Η τεχνολογία όμως βελτιώνεται και θα μπορεί τελικά να δημιουργήσει πιο περίπλοκες γενετικές οδηγίες. «Το να μπορούμε ως ρουτίνα να γράφουμε το λογισμικό της ζωής θα φέρει μια νέα εποχή στην επιστήμη και, μαζί της, νέα προϊόντα όπως προηγμένα βιοκαύσιμα, τεχνολογίες καθαρού νερού και νέα εμβόλια και φάρμακα» αναφέρει η ανακοίνωση. Το ινστιτούτο φαίνεται πάντως να αναγνωρίζει ότι πολλοί δεν θα συμμεριστούν τον ενθουσιασμό και την αισιοδοξία της ομάδας: «Σε όλη την πορεία αυτού του έργου, η ομάδα σκέφτηκε προσεκτικά, συζήτησε και συμμετείχε στην εξωτερική κριτική για τις ηθικές και κοινωνικές επεκτάσεις της εργασίας τους» επισημαίνει. Οι επιφυλάξεις πιθανότατα θα εστιαστούν στις περιβαλλοντικές διαστάσεις της τεχνολογίας, η οποία εξάλλου σχετίζεται στενά με τη γενετική μηχανική που εφαρμόζεται σήμερα σε τρόφιμα. Σχολιάζοντας την είδηση στο BBC, η Δρ Έλεν Γουόλας της οργάνωσης Greenwatch εκτίμησε ότι «αν απελευθερώσεις νέους οργανισμούς στο περιβάλλον, μπορεί να κάνεις περισσότερη ζημιά παρά καλό. Απελευθερώνοντας τους σε περιοχές με ρύπανση, απελευθερώνεις ένα νέο είδος ρύπανσης». Επιπλέον, άλλοι ειδικοί αμφισβήτησαν την πρακτική αξία των νέων τεχνικών. Όπως σχολίασε ο καθηγητής Γκος Μικλεμ, καθηγητής στο Κέμπριτζ, «υπάρχει ήδη ένας πλούτος απλών, φθηνών και ώριμων τεχνικών για την εφαρμογή γενετικής μηχανικής σε μια ποικιλία οργανισμών [...] αυτή η προσέγγιση είναι απίθανο να προσφέρει νέους μεθόδους για τη γενετική μηχανική». Αντίθετα, «σημαντικό βήμα» για τη γενετική τεχνολογία χαρακτήρισε την έρευνα o Ρον Ουάις, κορυφαίος ειδικός του MIT στη συνθετική ζωή. Newsroom ΔΟΛ Βημα προς την τεχνητή ζωή Το πρώτο συνθετικό γονιδίωμα δημιούργησε το Ινστιτούτο Βέντερ Τα Νέα Κρεγκ Βέντερ, μια αμφιλεγόμενη προσωπικότητα Ουάσινγκτον Προηγούμενο άρθρο: «Ορόσημο» για τη Βιολογία η πρώτη μεταμόσχευση γονιδιώματος (29/6/2007) Επόμενο άρθρο: Συνθετικό γονιδίωμα φέρνει ένα βήμα πιο κοντά την τεχνητή ζωή (20/5/2010) Το ινστιτούτο του πρωτοπόρου γενετιστή Κρεγκ Βέντερ παρουσίασε το πρώτο γονιδίωμα που κατασκευάστηκε εξολοκλήρου στο εργαστήριο, με σκοπό να το χρησιμοποιήσει για τη δημιουργία του πρώτου συνθετικού ζωντανού οργανισμού. Οι ερευνητές ανακατασκεύασαν και συνέδεσαν στη σωστή σειρά τα 485 λειτουργικά γονίδια του βακτηρίου Mycoplasma genitalium, ενός βακτηρίου των γεννητικών οργάνων, του οποίου το γονιδίωμα είναι το μικρότερο μεταξύ των ζωντανών οργανισμών. Η έρευνα, που φαίνεται να ανοίγει μια νέα εποχή στη βιολογική μηχανική, δημοσιεύεται στο περιοδικό Science. Το ινστιτούτο σκοπεύει τώρα να εισαγάγει το συνθετικό γονιδίωμα σε ένα απλό ζωντανό βακτήριο, ελπίζοντας ότι το ξένο DNA θα καταλάβει τον έλεγχο του κυττάρου για να λειτουργήσει ως μια ημι-συνθετική μορφή ζωής. Απώτερος στόχος, η δημιουργία πλήρως συνθετικών οργανισμών για χρήση σε βιομηχανική κλίμακα, για παράδειγμα στην παραγωγή καυσίμων ή τον καθαρισμό της ατμόσφαιρας από το διοξείδιο του άνθρακα. Είναι ένα ακόμα φιλόδοξο πρόγραμμα του αμφιλεγόμενου Κρεγκ Βέντερ, ο οποίος ήταν επικεφαλης της εταιρείας Celera, που προσδιόρισε την αλληλουχία του ανθρώπινου γονιδιώματος πριν από το αντίστοιχο δημόσιο ερευνητικό πρόγραμμα. Ο Βέντερ έχει επίσης δημοσιεύσει το δικό του προσωπικό γονιδίωμα, καθώς και του σκύλου του. Το πρώτο σημαντικό βήμα στην προσπάθεια για συνθετική ζωή έγινε πέρυσι, έπειτα από τέσσερα χρόνια ερευνών. Οι ερευνητές του ινστιτούτου, με έδρα το Μέριλαντ, είχαν ανακοινώσει ότι πραγματοποίησαν την πρώτη «μεταμόσχευση γονιδιώματος», μεταφέροντας DNA από ένα είδος Mycoplasma σε ένα άλλο και αλλάζοντας έτσι τη συμπεριφορά του. Στη νέα μελέτη, η διαδικασία για τη δημιουργία του τεχνητού γονιδιώματος ξεκίνησε με πρώτη ύλη τα τέσσερα «γράμματα» (οι βάσεις A,T,C,G) από τα οποία αποτελείται το μόριο του DNA, Οι ερευνητές αρχικά εφάρμοσαν μεθόδους χημικής σύνθεσης για να κατασκευάσουν μικρά τμήματα DNA. Στη συνέχεια τα συνέδεσαν μεταξύ τους για να δημιουργήσουν τελικά ένα κυκλικό μόριο που ονομάζεται πλασμίδιο. Ορισμένες ενδιάμεσες εργασίες ανατέθηκαν σε εξειδικευμένα εργαστήρια. Το τελικό πλασμίδιο, ουσιαστικά ένα τεχνητό χρωμόσωμα, είχε απενεργοποιηθεί ώστε να μην «προσβάλλει» κάποιον οργανισμό εκτός εργαστηρίου από ατύχημα. Το πείραμα είχε επίσης λάβει άδεια από επιτροπή βιοηθικής. Newsroom ΔΟΛ, με πληροφορίες από Associated Press Προσπάθεια για συνθετική ζωή «Ορόσημο» για τη Βιολογία η πρώτη μεταμόσχευση γονιδιώματος Τα Νέα Επόμενος στόχος των ερευνητών είναι να δημιουργήσουν ένα τεχνητό χρωμόσωμα (φωτ. αρχείου) Ουάσινγκτον Επόμενο άρθρο: Το πρώτο συνθετικό γονιδίωμα δημιούργησε το Ινστιτούτο Βέντερ (25/1/2008) Αμερικανοί μοριακοί βιολόγοι κατάφεραν να μετατρέψουν ένα είδος βακτηρίου σε ένα άλλο εφαρμόζοντας την πρώτη ολική μεταμόσχευση γονιδιώματος. Ελπίζουν μάλιστα ότι στο μέλλον θα μπορούν να δημιουργούν τεχνητά μικρόβια για βιομηχανική χρήση, όπως η παραγωγή βιοκαυσίμων και η επεξεργασία αποβλήτων. Το πείραμα «είναι ορόσημο στη βιολογική μηχανική», δήλωσε η Δρ Μπάρμαρα Γιάσνι, αρχισυντάκτρια στο περιοδικό Science, όπου παρουσιάζεται η μελέτη. «Είναι το ισοδύναμο του να μετατρέπεις έναν υπολογιστή Macintosh σε PC εισάγοντάς του καινούργιο λογισμικό», είπε ο Κρεγκ Βέντερ, επικεφαλής της έρευνας στο ερευνητικό ίδρυμα που φέρει το όνομά του. Ο Βέντερ είναι περισσότερο γνωστός από τη συμβολή του στην αλληλουχία του ανθρώπινου γονιδιώματος. Εδώ και δεκαετίες, οι μοριακοί βιολόγοι μπορούν να μεταφέρουν από τον ένα οργανισμό στον άλλο μεμονωμένα γονίδια ή μεγάλα τμήματα DNA. H ομάδα του Βέντερ κατάφερε τώρα να μεταφέρει ολόκληρο το γονιδίωμα σε μία κίνηση. Δότης του γενετικού υλικού ήταν το Mycoplasma mycoides, ένα βακτήριο με πολύ γονιδίωμα και χωρίς εξωτερική μεμβράνη, η οποία θα εμπόδιζε τη μεταφορά. Το μικρόβιο αρχικά τροποποιήθηκε γενετικά ώστε να παράγει μια μπλε χρωστική και να παρουσιάζει ανθεκτικότητα σε ένα αντιβιοτικό. Το γενετικό υλικό του Mycoplasma mycoides απομονώθηκε και μεταφέρθηκε σε καλλιέργειες του στενά συγγενικού βακτηρίου Mycoplasma capricolum (και τα δύο είδη προσβάλλουν τις κατσίκες). Σε διάστημα τεσσάρων ημερών, είχαν εμφανιστεί αποικίες του Mycoplasma capricolum με μπλε χρώμα και ανθεκτικότητα στο αντιβιοτικό. Αυτό σημαίνει ότι το βακτήριο-δέκτης είχε απορροφήσει το DNA του δότη. Πράγματι, το βακτήριο-λήπτης παρήγαγε πρωτεΐνες που κανονικά παράγει μόνο ο δότης. Ο Κρεγκ Βέντερ ελπίζει τώρα ότι η νέα μέθοδος θα μπορούσε να αξιοποιηθεί σε πειράματα που αποσκοπούν στη δημιουργία ενός τεχνητού χρωμοσώματος, το οποίο θα εισάγεται σε κανονικά μικρόβια για να τους επιτρέπει να εκτελούν νέες βιοχημικές λειτουργίες. Τέτοιοι ημι-συνθετκοί οργανισμοί θα μπορούσαν να παράγουν βιοκαύσιμα σε διάστημα πέντε ετών, εκτιμά ο Βέντερ. Το Ινστιτούτο Γκρεγκ Βέντερ, με έδρα το Μέριλαντ, πρόσφατα κατέθεσε αίτηση διπλώματος ευρεσιτεχνίας για ένα σετ 381 βακτηριακών γονιδίων, το «ελάχιστο γονιδίωμα» που απαιτείται για τη δημιουργία συνθετικών οργανισμών. Newsroom ΔΟΛ