Mokslininkai pirmą kartą sukūrė sintetinę ląstelę nuo nulio

Minesotos universiteto „Twin Cities“ tyrėjai sukūrė SpudCell – sintetinę ląstelę, visiškai surinktą iš negyvų cheminių komponentų, kuri gali maitintis, augti, replikuoti savo genomą ir dalytis – tai pirmas toks pasiekimas per dešimtmečius trukusius bandymus sukurti gyvybę laboratorijoje.

Mažas lašelis su didelėmis pasekmėmis

Šis darbas, liepos 1 d. internete paskelbtas docentės Kate Adamala vadovaujamos komandos, yra pirmas kartas, kai mokslininkai sujungė kelias ląstelių funkcijas – augimą, genomo replikaciją ir dalijimąsi – į vieną sintetinę sistemą. SpudCell sudaro apie 150–200 molekulių ir kompaktiškas genomas, koduojantis tik 36 genus, maždaug 50 kartų mažesnis nei tipinės bakterijos.science+2

Sistema remiasi PURE sistema – gerai žinomu biologinių molekulių, įskaitant baltymus ir ribosomas, reikalingų DNR transkripcijai ir RNR vertimui į baltymus, rinkiniu. SpudCell genomas koduoja molekulinius paviršiaus žymenis, kurie pritraukia „maitinimo pūsleles“ – mažesnes liposomas, nešančias ląstelei augti reikalingus fermentus ir maistines medžiagas. Atskiras žymenų rinkinys inicijuoja dalijimąsi, kai į aplinką pridedama išorinė molekulė – streptavidinas.science

„Gebėjimas sujungti visus šiuos modulius į sintetinę ląstelę yra proveržis, kurio laukė ši sritis“, – sakė Miuncheno technikos universiteto sistemų chemikas Tomas Boekovenas, tačiau įspėjo, kad teiginius dar reikia recenzuoti.science

Apribojimai ir kelias į priekį

SpudCell vis dar toli nuo gyvos ląstelės. Dalijimasis yra neefektyvus: tyrėjai turi fiziškai stumti ląsteles per membraną su mažomis poromis, kad jas atskirtų. Po penkių dalijimosi ciklų tik apie 30 procentų dukterinių ląstelių išlaiko visą genomą. Ribosomos laikui bėgant suyra, o SpudCell neturi mechanizmo naujoms gaminti.mezha+1

Vieno eksperimento metu Adamalos komanda įvedė mutaciją, kuri leido kai kurioms SpudCell ląstelėms gaminti daugiau paviršiaus žymenų, todėl jos galėjo suvartoti daugiau maistinių medžiagų ir augti greičiau. Šios mutantinės ląstelės per penkis ciklus nugalėjo nemutuotas – tai užuomina į atranką, nors ir ne tikrą Darvino evoliuciją, nes mutacija buvo dirbtinai įvesta, o dalijimasis – mechaniškai palaikomas.science

Pažymėtina, kad straipsnis dar nebuvo oficialiai recenzuotas. Adamala pasidalijo 190 puslapių rankraščiu su žurnalistais prieš jį įkeldama į bioRxiv, kai, jos teigimu, žurnalas „Cell“ jį atmetė. Ji planuoja netrukus pateikti jį naujam žurnalui.science

Biotic: nauja institucija atviriems sintetinių ląstelių tyrimams

Kartu su šiuo pranešimu Adamala, Stanfordo sintetinės biologijos specialistas Drew Endy ir kiti įkūrė „Biotic“ – visuomeninės naudos mokslinių tyrimų organizaciją, skirtą suvienyti tyrimų grupes ir atvirai dalytis technologijomis. Pasak Endy, organizacija užsitikrino pradinį finansavimą „maždaug 10 milijonų dolerių“ ir planuoja didžiąją jo dalį paskirstyti kaip mokslinių tyrimų dotacijas nuo rugsėjo mėnesio.science

„Tai tarsi kibirkštis“, – sakė Adamala apie savo sprendimą greitai paskelbti išvadas, dar prieš recenzavimą, siekiant paspartinti platesnes sintetinių ląstelių pastangas.science