Tudósok létrehozták a világ első félszintetikus élőlényét

Az élet genetikus kódja mindig is 4 bázist tartalmazott. Ezek a bázisok ’bázis párokba’ rendeződnek, amik a DNS létra fokaiként szolgálnak, és egyszerűen az átrendeződésük hozza létre a baktériumokat, a pillangókat, a pingvineket és az embereket is. Ez a négy bázis alkotja az élet minden általunk ismert formáját.

 

Legalábbis eddig így volt.

 

A Scripps Kutató Intézet (TSRI) tudósai bejelentették, hogy sikerült létrehozniuk az első félszintetikus élőlényt. A kísérlethez a 2014-es tanulmányukat vették alapul, amikor DNS bázispárokat szintetizálva egy új baktériumot hoztak létre, ami a négy természetes bázis (A, T, C és G) mellet kettő teljesen mesterséges X és Y névre keresztelt bázist is tartalmazott a genetikai kódjában.

Floyd Romesberg, a TSRI professzora, munkatársaival együtt sikeresen megmutatták, hogy az általuk létrehozott egysejtű élőlény korlátlan ideig képes megőrizni a mesterséges bázispárokat még az osztódás alatt is. A kutatás 2017 január 23.-án jelent meg online és nyomtatásban a Proceedings of the National Academy of Sciences következő számában fog majd megjelenni.

„Sokkal életszerűbbé tettük ezt a félszintetikus élőlényt,” mondta Romesber, a tanulmány vezető szerzője.

Ennek az organizmusnak a felhasználása még mindig messze áll tőlünk, a kutatók azt mondják, hogy az egysejtű élőlények fontos szerepet játszhatnak majd az új gyógyszerek felfedezésében és sok másban is.

Egy egyedi élőlények építése

Amikor Romesberg és a munkatársai bejelentették az X, Y kifejlesztették 2014-ben, azt is sikeresen megmutatták, hogy a módosított E. coli, amit a kísérlethez használtak, képes a mesterséges bázis párokat a genetikai kódjában tartani. Azonban amire ezek az E. coli baktériumok nem voltak képesek, az az, hogy megőrizzék a bázis párokat az osztódásuk során is. Az X és Y bázispárok fokozatosan estek ki, ezzel bekorlátozva a módokat, ahogy az organizmus képes a DNS-ében lévő hozzáadott információ felhasználására.

„Egy élőlény genomja nem csak egy napig stabil,” mondta Romesberg. „Hanem a genomnak az egész élettartam alatt stabilnak kell maradnia. Ha azt akarjuk, hogy ez a félszintetikus élőlény valóban élőlény legyen, akkor stabilan fenn kell tartani az extra információt is.”

Romsberg az organizmust egy csecsemőhöz hasonlította. Mivel még sokat kell tanulnia mielőtt még teljesen kész lenne az életre.

Yorke Zhang, TSRI-n végzős diák, és Brian Lamb, az Amerikai Rák Társaság posztdoktora, aki a kutatás alatt a Romesberg laborban dolgozott, ketten segítettek megtalálni a módot, hogy az egysejtű organizmus képes legyen megőrizni a mesterséges bázispárokat.

Először, Zhang és Lamb, a kutatás együttes első szerzői, a nukleotid átadás nevű módszert optimalizálták, ami azt az anyagot juttatja a sejtekbe, ami szükséges ahhoz, hogy a természetellenes bázispárok az egész sejthártyában szétszóródjanak. „Ezt a rendszert már a 2014-es kísérleteknél is alkalmaztuk, de nagyon megbetegítette a félszintetikus élőlényt,” magyarázta Zhang. A kutatók sikeresen felfedeztek egy új módot, ami lecsökkenti ezt a problémát, és sokkal egyszerűbbé teszi az organizmus számára a növekedést és az osztódást, miközben az megtartja az X és Y bázisokat.

Ezután a kutatók az Y bázist vették górcső alá és úgy módosították azt, hogy az új Y bázis kémiailag egy teljesen másik molekula lett, amit a DNS-t létrehozó enzimek is jobban észre tudnak venni a DNS replikáció alatt. Ez jelentősen leegyszerűsítette a sejtek számára a szintetikus bázispárok másolását.

Egy új felhasználási mód a CRISPR-Cas9-hez

Végül pedig a kutatók felállítottak egy „helyesírás-ellenőrzés” rendszert az emberi gének módosításában egyre nagyobb népszerűségnek örvendő CRISPR-Cas9 segítségével. De a gének módosítása helyett a kutatók a CRISPR-Cas9 baktériumokban betöltött eredeti szerepét használták ki.

A CRISPR-Ca9 (egy DNS részlet és egy enzim) genetikai eszköz eredetileg a baktériumokban az immunválaszokhoz hasonló szerepet töltött be. Amikor a baktérium veszéllyel találkozik, ami lehet akár egy vírus is, fogja a támadó genomjának egy töredékét és azt beilleszti a sajátjába – ez olyan mintha egy „körözési” plakátot ragasztana ki – így ha a támadó visszatér, azt azonnal felismeri és a beillesztett géneket használva egy enzimet hoz létre ellene.

Ezt felhasználva úgy módosították az organizmusukat, hogy X és Y genetikai töredékeket egy támadónak vegye. Az a sejt pedig ami kiveti az X és Y bázisokat pusztulásra volt ítélve, emiatt a maradék élőlények mindegyike meg tudja tartani az új bázisokat. Ez majdnem olyan mintha az organizmus immunissá válna a természetellenes bázispárok elvesztésére.

Legalapvetőbb szinten sikerült kezelnünk a problémát,” mondta Lamb, aki ma már a Vertex Pharmaceuticalsnál dolgozik kutató tudósként.

A félszintetikus organizmus képes volt a X és Y bázisok megőrzésére még több mint 60 osztódás után is, ami miatt a tudósok úgy gondolják, erre korlátlan ideig képes marad.

Most már meg tudjuk őrizni az élet világosságát,” mondta Romesberg. „Ez pedig azt jelenti, hogy az élet minden folyamatát befolyásolni lehet.

A jövőbeni kutatás alapjai

Romesberg kihangsúlyozta, hogy ez a módszer csak egysejtűeken működik és nem arra tervezték hogy összetettebb élőlényeken is használható legyen. Azt is hozzátette hogy a félszintetikus organizmus felhasználásainak a száma jelenleg még „nulla”, mivel még csak addig jutottak el hogy az organizmus képes legyen az extra genetikai információ tárolására.

Ezután a következő kutatás terve, hogy megvizsgálják, hogy az új genetikai kódot hogyan lehet RNS-é átírni, ami az a molekula a sejtekben, amivel a DNS-t fehérjékké lehet alakítani. „Ez a kutatás leteszi az alapkövét annak amit az elkövetkezőkben csinálni akarunk,” mondta Zhang.

Forrásphys.org

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.

A honlap további használatához a sütik használatát el kell fogadni. További információ

A süti beállítások ennél a honlapnál engedélyezett a legjobb felhasználói élmény érdekében. Amennyiben a beállítás változtatása nélkül kerül sor a honlap használatára, vagy az "Elfogadás" gombra történik kattintás, azzal a felhasználó elfogadja a sütik használatát.

Bezárás