Επιστήμονες δημιούργησαν για πρώτη φορά συνθετικό κύτταρο από το μηδέν – Ορόσημο για τη συνθετική βιολογία

• Ερευνητές του Πανεπιστημίου της Μινεσότα ανακοίνωσαν ότι δημιούργησαν το πρώτο πλήρως συνθετικό κύτταρο κατασκευασμένο εξ ολοκλήρου από μη ζωντανά υλικά, το οποίο ολοκληρώνει έναν βασικό κύκλο ζωής, συμπεριλαμβανομένης της κυτταρικής διαίρεσης.
• Το SpudCell διαθέτει γονιδίωμα μόλις 90 kilobase pairs (kbp), μικρότερο από το ελάχιστο όριο που θεωρούσαν μέχρι σήμερα οι επιστήμονες απαραίτητο για τη λειτουργία ενός κυττάρου.
• Αν και η έρευνα δεν έχει ακόμη αξιολογηθεί από ομότιμους (peer review), θεωρείται σημαντικό βήμα για το μέλλον της συνθετικής βιολογίας, της βιοτεχνολογίας και της παραγωγής φαρμάκων.

Η συνθετική βιολογία φαίνεται να κάνει ένα από τα σημαντικότερα άλματα των τελευταίων ετών. Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο της Μινεσότα ανακοίνωσαν ότι δημιούργησαν το πρώτο συνθετικό κύτταρο που κατασκευάστηκε εξ ολοκλήρου από το μηδέν και είναι ικανό να εκτελεί τις βασικές λειτουργίες ενός κυττάρου, όπως ανάπτυξη, λήψη θρεπτικών συστατικών, αντιγραφή του γενετικού υλικού και διαίρεση.

Το ερευνητικό πρόγραμμα, με την ονομασία SpudCell, φιλοδοξεί να απαντήσει σε ένα από τα θεμελιώδη ερωτήματα της βιολογίας: ποιο είναι το ελάχιστο σύνολο συστατικών που απαιτείται για να λειτουργήσει ένα κύτταρο;

Τα αποτελέσματα έχουν δημοσιευθεί ως προδημοσίευση (preprint) στον οργανισμό Biotic, χωρίς ωστόσο να έχουν ακόμη περάσει από τη διαδικασία επιστημονικής αξιολόγησης.

Τι είναι το SpudCell

Σε αντίθεση με τους γενετικά τροποποιημένους οργανισμούς, το SpudCell δεν βασίζεται σε κάποιο ήδη υπάρχον ζωντανό κύτταρο. Οι ερευνητές κατασκεύασαν κάθε βασικό δομικό στοιχείο από την αρχή, δημιουργώντας ένα ελάχιστο αλλά λειτουργικό κυτταρικό σύστημα.

Η επικεφαλής της ομάδας, Kate Adamala, χαρακτήρισε το επίτευγμα ως το σημαντικότερο της καριέρας της, σημειώνοντας ότι αποδεικνύει πως οι βασικές λειτουργίες της ζωής μπορούν να αναπαραχθούν μέσω της χημείας, χωρίς να απαιτείται κάποια «μυστηριώδης ζωτική δύναμη».

Σύμφωνα με τους ερευνητές, το συνθετικό κύτταρο μπορεί να:

• αναπτύσσεται,
• απορροφά θρεπτικά συστατικά,
• αντιγράφει το γονιδίωμά του,
• διαιρείται,
• και να υποβάλλεται σε βασικές διαδικασίες φυσικής επιλογής.

Ένα από τα μικρότερα γονιδιώματα που έχουν δημιουργηθεί

Ένα από τα πιο εντυπωσιακά χαρακτηριστικά του SpudCell είναι το εξαιρετικά μικρό του γονιδίωμα.

Αποτελείται από μόλις 90 kilobase pairs (kbp), όταν μέχρι σήμερα πολλοί επιστήμονες θεωρούσαν ότι απαιτούνται τουλάχιστον 113 kbp για να λειτουργήσει ένα κύτταρο.

Για λόγους σύγκρισης, το ανθρώπινο γονιδίωμα περιλαμβάνει περίπου 3 εκατομμύρια kilobase pairs, γεγονός που αναδεικνύει τη μεγάλη απλότητα του νέου συστήματος.

Αντί για χρωμοσώματα, το SpudCell χρησιμοποιεί επτά πλασμίδια, δηλαδή μικρά κυκλικά μόρια DNA, τα οποία περιέχουν όλες τις γενετικές πληροφορίες που απαιτούνται για τη βασική λειτουργία του.

Πώς λειτουργεί το συνθετικό κύτταρο

Το κάθε SpudCell αποτελείται από ένα λιπόσωμα, μια μικροσκοπική σφαίρα λιπιδίων που μιμείται την κυτταρική μεμβράνη ενός φυσικού κυττάρου.

Στο εσωτερικό του βρίσκονται το συνθετικό γονιδίωμα και ένα σύστημα πρωτεϊνικής έκφρασης, το οποίο μεταφράζει τις γενετικές πληροφορίες σε πρωτεΐνες.

Χάρη σε αυτό το σύστημα, το κύτταρο μπορεί να:

• μετατρέπει τα θρεπτικά συστατικά σε χρήσιμα βιολογικά μόρια,
• αναπαράγει το DNA του,
• αυξάνει το μέγεθός του,
• και να διαιρείται σε νέα κύτταρα.

Δεν θεωρείται ακόμη πλήρως ζωντανός οργανισμός

Παρά το σημαντικό επίτευγμα, οι ίδιοι οι ερευνητές διευκρινίζουν ότι το SpudCell δεν πληροί ακόμη όλα τα κριτήρια της ζωής.

Το συνθετικό κύτταρο:

• δεν μπορεί να αναπαράγεται επ’ αόριστον,
• δεν διαθέτει μηχανισμό για να παράγει μόνο του το σύστημα πρωτεϊνικής έκφρασης,
• εξαρτάται πλήρως από τα θρεπτικά συστατικά του περιβάλλοντός του,
• δεν διαθέτει κυτταροσκελετό, δηλαδή το εσωτερικό «σκελετικό» σύστημα που έχουν τα φυσικά κύτταρα,
• και δεν μπορεί να εξελιχθεί μέσα από πολλές γενιές.

Αυτοί οι περιορισμοί εξηγούν και γιατί η εργασία δεν έχει ακόμη δημοσιευθεί σε κορυφαίο επιστημονικό περιοδικό.

Γιατί έχει σημασία αυτή η ανακάλυψη

Οι εφαρμογές ενός πλήρως ελεγχόμενου συνθετικού κυττάρου θα μπορούσαν να είναι ιδιαίτερα σημαντικές.

Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι στο μέλλον τέτοια συστήματα θα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μικροσκοπικά βιολογικά εργοστάσια για την παραγωγή:

• φαρμάκων,
• βιοϋλικών,
• χημικών ουσιών,
• και άλλων προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας.

Ήδη σήμερα η φαρμακοβιομηχανία χρησιμοποιεί γενετικά τροποποιημένα βακτήρια για την παραγωγή ουσιών όπως η ινσουλίνη, όμως ένα πλήρως συνθετικό κύτταρο θα μπορούσε να προσφέρει ακόμη μεγαλύτερη ακρίβεια και ευελιξία.

Η επόμενη ημέρα της συνθετικής βιολογίας

Η Kate Adamala υποστηρίζει ότι ο απώτερος στόχος δεν είναι απλώς η δημιουργία ενός τεχνητού κυττάρου, αλλά η ανάπτυξη μιας πλήρως ελεγχόμενης πλατφόρμας για τη μηχανική της ζωής.

Επειδή κάθε δομικό στοιχείο του SpudCell είναι γνωστό και σχεδιασμένο από τους ίδιους τους ερευνητές, μπορεί να αποτελέσει τη βάση για πιο εξελιγμένα συνθετικά κύτταρα στο μέλλον.

Τα επόμενα βήματα περιλαμβάνουν την ενσωμάτωση κυτταροσκελετού, την ανάπτυξη πιο σύνθετων μεταβολικών λειτουργιών και τη δημιουργία κυττάρων που θα μπορούν να λειτουργούν με μεγαλύτερη αυτονομία.

Ένα σημαντικό βήμα, αλλά με επιφυλάξεις

Παρότι τα ευρήματα δεν έχουν ακόμη επικυρωθεί μέσω της διαδικασίας peer review, αρκετοί επιστήμονες θεωρούν ότι πρόκειται για μία από τις πιο σημαντικές εξελίξεις στη συνθετική βιολογία των τελευταίων ετών.

Εφόσον επιβεβαιωθούν από την επιστημονική κοινότητα, τα αποτελέσματα θα μπορούσαν να ανοίξουν τον δρόμο για μια νέα εποχή στην παραγωγή φαρμάκων, τη βιοτεχνολογία, τη βιομηχανική παραγωγή και την καλύτερη κατανόηση των θεμελιωδών μηχανισμών της ζωής.

This version is written in the style of Fortune Greece, with SEO emphasis on συνθετικό κύτταρο, συνθετική βιολογία, βιοτεχνολογία, Πανεπιστήμιο της Μινεσότα, τεχνητή ζωή, παραγωγή φαρμάκων and επιστημονική ανακάλυψη, while clearly noting that the research has not yet been peer-reviewed, an important journalistic qualification.

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΕΣ ΕΙΔΗΣΕΙΣ:

• Ληξιπρόθεσμα: Νέα χρέη 3,77 δισ. ευρώ μέσα σε ένα χρόνο δημιούργησαν οι φορολογούμενοι
• O N. Βαρδινογιάννης μπαίνει στα courts με το Tennis Gardens
• Τραμπ: «Πολύ καλές οι επαφές με το Ιράν» – Τι συμφωνήθηκε στη Ντόχα