Vísindamenn smíða tilbúna frumu frá grunni í fyrsta sinn

Rannsakendur við Háskólann í Minnesota Twin Cities hafa búið til SpudCell, tilbúna frumu sem er sett saman algjörlega úr ólífrænum efnisþáttum sem getur nærst, vaxið, afritað erfðamengi sitt og skipt sér — í fyrsta sinn í áratugalangri leit að því að skapa líf á rannsóknarstofu.

Lítill dropi með miklar afleiðingar

Verkið, sem birt var á netinu 1. júlí af teymi undir stjórn dósentsins Kate Adamala, táknar í fyrsta sinn sem vísindamenn hafa sameinað margar frumuaðgerðir — vöxt, erfðamengis-afritun og skiptingu — innan eins tilbúins kerfis. SpudCell samanstendur af um 150 til 200 sameindum og þéttu erfðamengi sem kóðar aðeins 36 gen, um það bil 50 sinnum minna en í dæmigerðri bakteríu.science+2

Kerfið byggir á PURE-kerfinu, vel þekktu verkfærasetti líffræðilegra sameinda, þar á meðal próteina og ríbósóma sem þarf til að umrita DNA og þýða RNA yfir í prótein. Erfðamengi SpudCell kóðar sameindayfirborðsmerki sem laða að "næringarblöðrur" — minni lípósóm sem bera ensím og næringarefni sem fruman þarf til að vaxa. Sérstakt sett af merkjum kemur af stað skiptingu þegar ytri sameind, streptavídín, er bætt við umhverfið.science

"Hæfileikinn til að sameina alla þessa einingar í eina tilbúna frumu er það byltingarkennda skref sem sviðið hefur beðið eftir," sagði Tom Boekoven, kerfisefnafræðingur við Tækniháskólann í München, þó hann varaði við því að fullyrðingarnar krefjist enn ritrýni.science

Takmarkanir og vegurinn framundan

SpudCell er enn langt frá því að vera lifandi fruma. Skiptingin er óskilvirk: rannsakendur verða að þvinga frumur líkamlega í gegnum himnu með örsmáum holum til að aðskilja þær. Eftir fimm skiptingarlotur halda aðeins um 30 prósent dótturfrumna fullu erfðamengi. Ríbósómin brotna niður með tímanum og SpudCell hefur ekkert kerfi til að framleiða ný.mezha+1

Í einni tilraun kynnti teymi Adamala stökkbreytingu sem gerði sumum SpudCell-frumum kleift að framleiða fleiri yfirborðsmerki, sem gerði þeim kleift að neyta meiri næringarefna og vaxa hraðar. Þessar stökkbreyttu frumur kepptu við óstökkbreyttar frumur í fimm lotur — vísbending um val, þó ekki sanna darwiníska þróun þar sem stökkbreytingin var kynnt til sögunnar á gervilegan hátt og skiptingin var vélrænt aðstoðuð.science

Athygli vekur að greinin hefur ekki enn gengist undir formlega ritrýni. Adamala deildi 190 blaðsíðna handritinu með blaðamönnum undir bannmerki áður en hún hlaði því upp á bioRxiv, eftir að hún sagði að því hefði verið hafnað af tímaritinu Cell. Hún ætlar að senda það inn í nýtt tímarit fljótlega.science

Biotic: Ný stofnun fyrir opnar rannsóknir á tilbúnum frumum

Samhliða tilkynningunni stofnuðu Adamala, tilbúna líffræðingurinn Drew Endy frá Stanford og fleiri Biotic, almannaheillarannsóknastofnun sem ætlað er að sameina rannsóknarteymi og deila tækninni opinskátt. Stofnunin hefur tryggt sér upphafsfjármögnun "upp á um 10 milljónir dollara", samkvæmt Endy, og áformar að dreifa mestu af því sem rannsóknarstyrkjum frá og með september.science

"Þetta er eins og neisti," sagði Adamala um ákvörðun sína um að birta niðurstöðurnar fljótt, jafnvel fyrir ritrýni, til að flýta fyrir víðtækari viðleitni á sviði tilbúinna frumna.science