Vědci poprvé vytvořili syntetickou buňku od nuly

Výzkumníci z University of Minnesota Twin Cities vytvořili SpudCell, syntetickou buňku sestavenou výhradně z neživých chemických složek, která dokáže přijímat potravu, růst, replikovat svůj genom a dělit se – což je prvenství v desetiletí trvajícím úsilí o vytvoření života v laboratoři.

Malá kapka s velkými důsledky

Práce, publikovaná online 1. července týmem vedeným docentkou Kate Adamala, představuje první případ, kdy vědci zkombinovali několik buněčných funkcí – růst, replikaci genomu a dělení – v rámci jediného syntetického systému. SpudCell se skládá z přibližně 150 až 200 molekul a kompaktního genomu kódujícího pouze 36 genů, což je zhruba 50krát méně než u typické bakterie.science+2

Systém spoléhá na PURE systém, dobře zavedenou sadu biologických molekul včetně proteinů a ribozomů potřebných k přepisu DNA a překladu RNA do proteinů. Genom SpudCell kóduje molekulární povrchové značky, které přitahují „krmné váčky“ – menší lipozomy nesoucí enzymy a živiny, které buňka potřebuje k růstu. Samostatná sada značek spouští dělení, když je do okolního média přidána vnější molekula, streptavidin.science

„Schopnost zkombinovat všechny tyto moduly do syntetické buňky je průlom, na který obor čekal,“ řekl Tom Boekoven, systémový chemik z Technické univerzity v Mnichově, a zároveň upozornil, že tvrzení stále vyžadují recenzní řízení.science

Omezení a cesta vpřed

SpudCell má k živé buňce stále daleko. Dělení je neefektivní: výzkumníci musí buňky fyzicky protlačit membránou s malými póry, aby je oddělili. Po pěti cyklech dělení si pouze asi 30 procent dceřiných buněk zachovává kompletní genom. Ribozomy časem degradují a SpudCell nemá mechanismus pro produkci nových.mezha+1

V jednom experimentu zavedl tým Kate Adamala mutaci, která některým buňkám SpudCell umožnila produkovat více povrchových značek, což jim umožnilo konzumovat více živin a růst rychleji. Tyto mutantní buňky v průběhu pěti cyklů vytlačily ty nemutované – náznak selekce, i když ne skutečné darwinovské evoluce, protože mutace byla zavedena uměle a dělení bylo mechanicky asistováno.science

Je pozoruhodné, že článek zatím neprošel formálním recenzním řízením. Adamala sdílela 190stránkový rukopis s novináři pod embargem předtím, než jej nahrála na bioRxiv poté, co byl podle jejích slov zamítnut časopisem Cell. Brzy jej plánuje odeslat do nového časopisu.science

Biotic: Nová instituce pro otevřený výzkum syntetických buněk

Spolu s oznámením založili Adamala, syntetický biolog ze Stanfordu Drew Endy a další organizaci Biotic, výzkumnou organizaci pro veřejný prospěch, jejímž cílem je sjednotit výzkumné týmy a otevřeně sdílet technologie. Organizace zajistila počáteční financování „v řádu 10 milionů dolarů“, jak uvedl Endy, a plánuje většinu z něj rozdělit jako výzkumné granty počínaje zářím.science

„Je to jako jiskra,“ řekla Adamala o svém rozhodnutí zveřejnit zjištění rychle, ještě před recenzním řízením, aby urychlila širší úsilí v oblasti syntetických buněk.science