Ca urmare a unor progrese importante înregistrate într-o perioadă de şapte ani, o echipă internaţională de oameni de ştiinţă a reuşit să reconstruiască un cromozom de drojdie pe cale sintetică, cromozom care este pe deplin funcţional. Este un progres remarcabil care ar putea conduce în cele din urmă la obţinerea de organisme "personalizate" create în laborator, oamenii nefăcând excepţie.
Ne aflăm în mod clar în mijlocul unei revoluţii în biotehnologie. Cu doisprezece ani în urmă oamenii de ştiinţă au creat primul virus artificial, iar cu doar patru ani în urmă Craig Venter a obţinut primul genom sintetic pentru bacterii. Apoi, în anul 2012, oamenii de ştiinţă au creat primul model complet computerizat al unui organism viu. Fără îndoială, domeniul vieţii artificiale va schimba irevocabil modul în care studiem şi aplicăm biologia.
Slab şi uzat
Într-un nou progres în acest domeniu, cel al biologiei, Jef Boeke şi echipa sa (ce a inclus 60 de studenţi!) de la Langone Medical Center al New York University a sintetizat unul dintre cei 16 cromozomi ai unei celule obişnuite de drojdie de bere. Ei au făcut acest lucru după eliminarea materialului genetic de prisos, inclusiv secţiuni care se repetau, elemente transpozabile şi ADN-ul non-codificant (care nu codifică proteine), porţiuni din ADN care se consideră că nu sunt necesare pentru supravieţuirea de zi cu zi a celulei de drojdie.
Credit imagine: Lucy Reading-Ikkanda
Cromozomii sunt pachete de material genetic aflate în celulele noastre şi care constituie temelia noastră biologică ca organism. Ei determină secvenţa de evenimente care duce la dezvoltarea unor organisme mature, oferind o modalitate pentru ca materialul nuclear (n.t. aflat în nucleul celulei) să fie ambalat, protejat şi menţinut în timp ce acesta este transferat de la o celulă la alta.
Uimitor, Boeke şi echipa sa a efectuat modificări importante în ceea ce priveşte secvenţa genetică. Noul cromozom, denumit SynIII, a implicat proiectarea şi crearea a nu mai puţin de 273.871 perechi de baze azotate, mai puţin decât cele 316.667 perechi de baze aflate în cromozomul original. Este vorba aici despre mai mult de 50.000 modificări! Şi totuşi totul a funcţionat, celula de drojdie de bere rezultată era în viaţă şi arăta bine. Aceasta a continuat să crească, a transformat zahărul în alcool şi s-a reprodus.
Mai mult decât atât, şi aici este momentul în care totul devine chiar mai interesant, cercetătorii au fost capabili de a introduce propriile lor adaosuri speciale în cromozomul de drojdie. De exemplu, o funcţie nouă este reprezentată de un comutator chimic care le permite oamenilor de ştiinţă să „transforme" cromozomul în mii de variante diferite în scopul de a opera modificările genetice mai uşor.
În viitor cercetătorii ar trebui să fie capabili să aplice aceste principii pentru crearea unei „drojdii proiectate", pentru fabricarea de vaccinuri, medicamente (cum ar fi Artemisinin, un medicament pentru tratarea malariei) sau pentru obţinerea unor forme mai durabile de biocombustibili (cum ar fi bioetanolul).
Aplicabil şi la oameni
Un fapt important. Spre deosebire de bacterii şi viruşi, drojdia de bere este un microorganism care constă dintr-o singură celulă, acestea fiind numite eucariote (ele au un nucleu celular). Acest lucru este important deoarece plantele şi vertebratele (inclusiv noi, oamenii) posedă celule cum ar fi acestea. Noua realizare reprezintă o dovadă importantă a unui concept care mai mult ca sigur este aplicabil în constituţia noastră genetică. Dar va mai dura o vreme până când acest concept se va putea aplica şi în cadrul genomului uman deoarece acesta este considerabil mai mare. Noi avem peste trei miliarde de perechi de baze azotate şi acestea sunt mult mai greu de reconstruit.
Dar odată realizat acest deziderat, vom fi capabili să utilizăm acest nou tip de biotehnologie pentru a îmbunătăţi funcţia imunitară umană, pentru a încetini efectele îmbătrânirii sau chiar pentru a stimula memoria şi inteligenţa noastră. S-ar putea obţine noi forme de imunizare, protejarea împotriva unor boli cum ar fi SIDA sau anumite tipuri de cancer. Şi am putea avea, de asemenea, capacităţi cu totul noi, inclusiv capacitatea de a vedea lumina ultravioletă sau capacitatea de a ne deplasa prin întuneric ghidaţi de către un sistem de tip sonar similar cu cel folosit de către lilieci.
Citiţi studiul complet pe site-ul Science: "Total Synthesis of a Functional Designer Eukaryotic Chromosome"
Alte surse: Reuters, BBC, DW.
Credit imagine frontpage: Creations/Shutterstock.
Traducere de Cristian-George Podariu după biologists-have-built-an-artificial-chromosome-from-scr.
