Συνθετικό DNA σε κύτταρα μαγιάς, πρόσθεσαν επιτυχώς Αμερικανοί ερευνητές

Ένα ακόμα σημαντικό βήμα για τη δημιουργία συνθετικών μορφών ζωής πραγματοποιήθηκε, καθώς Αμερικανοί ερευνητές πέτυχαν να προσθέσουν συνθετικό γενετικό υλικό (DNA) σε κύτταρα μαγιάς.

Είναι η πρώτη φορά που καθίσταται κάτι τέτοιο εφικτό σε έναν πολυκύτταρο οργανισμό με πυρήνα (ευκαρυωτικό). Το επίτευγμα ανοίγει το δρόμο για την «χειραγώγηση» πολύπλοκων κυττάρων και για την ανάπτυξη, μεταξύ άλλων, καλύτερων εμβολίων και αποδοτικότερων βιο-καυσίμων.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον καθηγητή Μοριακής Βιολογίας και Γενετικής Τζεφ Μπέκε της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Τζονς Χόπκινς του Μέριλαντ, που δημοσίευσαν τη σχετική μελέτη στο Nature, σύμφωνα με το New Scientist, κατάφεραν να «σχεδιάσουν» εκ του μηδενός -με τη βοήθεια ηλεκτρονικού υπολογιστή- ένα χρωμόσωμα μαγιάς (το μακρύ μόριο που περιέχει το DNA) και μετά να ενσωματώσουν στο δημιούργημά τους ένα νέο σύστημα που τους επιτρέπει να αναδιατάσσουν κατά βούληση το γενετικό υλικό της μαγιάς. Με τον τρόπο αυτό, όπως είπαν, «δημιουργείται μελλοντικά η προοπτική σχεδιασμού γονιδιωμάτων για ειδικούς σκοπούς», δηλαδή δημιουργία συνθετικών οργανισμών «κατά παραγγελία».

Η μαγιά (σακχαρομύκητας), που μεταξύ άλλων χρησιμοποιείται στην παραγωγή μπίρας και στην αρτοποιία, θεωρείται ο καλύτερα γενετικά μελετημένος οργανισμός με κυτταρικό πυρήνα στον κόσμο.

Ξεκινώντας από τον ήδη πλήρως γνωστό γενετικό κώδικα (τις αλληλουχίες DNA) του γονιδιώματος της μαγιάς, οι ερευνητές δημιούργησαν ένα πρόγραμμα λογισμικού που επέτρεψε να γίνουν μια σειρά από αλλαγές στο DNA (σε ποσοστό περίπου 17% του συνόλου), δημιουργώντας έτσι στον υπολογιστή μια μεταλλαγμένη μορφή ενός αρχικού φυσικού χρωμοσώματος της μαγιάς.

Στη συνέχεια, σε πραγματικό επίπεδο, «έκοψαν και έραψαν» τις αλληλουχίες του DNA, ώστε να δημιουργήσουν ένα πραγματικό συνθετικό χρωμόσωμα, το οποίο τελικά ενσωμάτωσαν σε φυσικά κύτταρα μαγιάς. Τα κύτταρα αυτά, που περιείχαν τα συνθετικά χρωμοσώματα, μετά από τα σχετικά τεστ που έγιναν, αποδείχτηκε ότι δεν διέφεραν από τα απολύτως φυσικά κύτταρα της μαγιάς και ήταν εξίσου υγιή.

Αυτό όμως που διαφοροποιεί στην πραγματικότητα τα ημι-συνθετικά από τα φυσικά κύτταρα, είναι ότι τα πρώτα περιέχουν πλέον ένα «σύστημα εξέλιξης», το οποίο ωθεί το συνθετικό χρωμόσωμα να αναδιατάσσεται μόνο του και να επιφέρει αλλαγές παρόμοιες με αυτές που θα έφερνε η εξέλιξη μετά από πολύ καιρό. Με άλλα λόγια, επιταχύνεται τεχνηέντως και κατευθύνεται σε συγκεκριμένες σκόπιμες κατευθύνσεις ο ρυθμός της εξέλιξης στον οργανισμό της μαγιάς, χάρη στο συνθετικό DNA που πλέον περιέχει.

«Ανακατεύοντας το DNA με βάση τις δικές μας προδιαγραφές, ελπίζουμε να μπορέσουμε να σχεδιάσουμε κατά παραγγελία οργανισμούς, οι οποίοι πιθανώς θα αναπτύσσονται καλύτερα σε αφιλόξενα περιβάλλοντα», δήλωσε ο Δρ Μπέκε. Πρόσθεσε ότι απώτερος στόχος είναι, μέσα στην επόμενη πενταετία, η σύνθεση ολόκληρου του γονιδιώματος της μαγιάς (16 χρωμοσώματα με περίπου 6.000 γονίδια) και έτσι η δημιουργία νέων τύπων του σακχαρομύκητα.

Στο παρελθόν οι επιστήμονες είχαν συνθέσει ολόκληρα γονιδιώματα, αλλά σε απλούς οργανισμούς όπως τα βακτήρια. Το μεγαλύτερο μέχρι τώρα γονιδίωμα που έχει συντεθεί, είναι πέρυσι αυτό του βακτηρίου «μυκόπλασμα μυκοειδές», από το Ινστιτούτο του βιολόγου Κρεγκ Βέντερ στις ΗΠΑ. Όμως η μαγιά είναι πολύ πιο πολύπλοκος οργανισμός και με μεγαλύτερο γονιδίωμα.

Βασικός στόχος των συνθετικών βιολόγων είναι η δημιουργία χρήσιμων οργανισμών που θα διαθέτουν ένα πλήρως σχεδιασμένο στον υπολογιστή γενετικό κώδικα και οι οποίοι θα αξιοποιούνται για την παραγωγή εμβολίων, βιο-καυσίμων, βιομηχανικών χημικών κ.α. Με τον τρόπο αυτό, η εξέλιξη των οργανισμών θα εξαρτάται από τις προτιμήσεις -και σκοπιμότητες- των ανθρώπων.