Forskere bygger syntetisk celle fra bunnen av for første gang

Forskere ved University of Minnesota Twin Cities har skapt SpudCell, en syntetisk celle satt sammen utelukkende av ikke-levende kjemiske komponenter som kan ta til seg næring, vokse, replikere genomet sitt og dele seg – en milepæl i den tiår lange jakten på å bygge liv i laboratoriet.

En liten dråpe med store implikasjoner

Arbeidet, publisert på nett 1. juli av et team ledet av førsteamanuensis Kate Adamala, representerer første gang forskere har kombinert flere cellulære funksjoner – vekst, genomisk replikasjon og deling – innenfor et enkelt syntetisk system. SpudCell består av omtrent 150 til 200 molekyler og et kompakt genom som koder for bare 36 gener, omtrent 50 ganger mindre enn en typisk bakterie.science+2

Systemet er avhengig av PURE-systemet, et veletablert verktøysett av biologiske molekyler inkludert proteiner og ribosomer som trengs for å transkribere DNA og oversette RNA til proteiner. SpudCells genom koder for molekylære overflatemerker som tiltrekker seg "fôringsvesikler" – mindre liposomer som bærer enzymer og næringsstoffer cellen trenger for å vokse. Et separat sett med merker utløser deling når et eksternt molekyl, streptavidin, tilsettes i det omkringliggende mediet.science

"Evnen til å kombinere alle disse modulene til en syntetisk celle er gjennombruddet feltet har ventet på," sa Tom Boekoven, en systemkjemiker ved det tekniske universitetet i München, samtidig som han advarte om at påstandene fortsatt krever fagfellevurdering.science

Begrensninger og veien videre

SpudCell er fortsatt langt fra en levende celle. Deling er ineffektiv: forskere må fysisk tvinge celler gjennom en membran med små porer for å skille dem. Etter fem delingssykluser beholder bare omtrent 30 prosent av dattercellene hele genomet. Ribosomene brytes ned over tid, og SpudCell har ingen mekanisme for å produsere nye.mezha+1

I ett eksperiment introduserte Adamalas team en mutasjon som tillot noen SpudCells å produsere flere overflatemerker, noe som gjorde dem i stand til å konsumere mer næring og vokse raskere. Disse mutantcellene utkonkurrerte de umuterte over fem sykluser – et hint om seleksjon, selv om det ikke er snakk om ekte darwinistisk evolusjon siden mutasjonen ble kunstig introdusert og delingen var mekanisk assistert.science

Det er verdt å merke seg at artikkelen ennå ikke har gjennomgått formell fagfellevurdering. Adamala delte det 190 sider lange manuskriptet med journalister under embargo før hun lastet det opp på bioRxiv, etter at hun sa det ble avvist av tidsskriftet Cell. Hun planlegger å sende det til et nytt tidsskrift snart.science

Biotic: En ny institusjon for åpen forskning på syntetiske celler

Sammen med kunngjøringen etablerte Adamala, Stanford-syntetisk biolog Drew Endy og andre Biotic, en allmennyttig forskningsorganisasjon ment for å forene forskerteam og dele teknologien åpent. Organisasjonen har sikret innledende finansiering "i størrelsesorden 10 millioner dollar", ifølge Endy, og planlegger å distribuere det meste av dette som forskningsmidler fra september.science

"Dette er som en gnist," sa Adamala om beslutningen om å publisere funnene raskt, selv før fagfellevurdering, for å akselerere den bredere innsatsen innen syntetiske celler.science