Visai neseniai mokslininkų grupė paskelbė, jog išaušo sintetinių chromosomų aukso amžius: straipsnyje, kurį publikavo prestižinis recenzuojamas žurnalas „Science“, jie išaiškino, kaip iš bazinių elementų sukonstravo mielių ląstelės chromosomą. O dėl šio eksperimento sėkmės jie sugebėjo sukurti ir visiškai funkcionalias „pusiau dirbtines mieles“, rašo „The Verge“.
Keistos mielių savybės
Eukariotinės chromosomos saugo eukariotinių ląstelių informaciją, o tokios sudėtingos ląstelės sudaro augalus, gyvūnus ir mieles – eukariotinėmis vadinamos visos ląstelės, kurių branduolys nuo likusios ląstelės atskirtas membrana. Nors mokslininkai kiek anksčiau sugebėjo sukonstruoti viruso ir bakterijos (prokariotinės ląstelės) DNR, eukariotinės ląstelės chromosomos konstravimas iki šiol buvo neįveiktas barjeras. Taigi, prieš imantis šio ambicingo darbo, jį reikėjo labai rūpestingai suplanuoti. „Mes ne šiaip nukopijavome jau egzistuojančią chromosomą, bet sukonstravome smarkiai modifikuotą jos versiją, suprojektuotą kompiuteriu, taikant rinkinį principų, kuris, mūsų prognozavimu, turėjo lemti laimingą, sveiką mielių egzistavimą“, - sakė tyrimo bendraautoris, Niujorko universiteto (JAV) molekulinės biologijos ekspertas Jefas Bloeke.
Būtent rūpestingas planavimas mokslininkams ir šešiasdešimčiai jiems talkinusių doktorantų suteikė galimybę vieną po kitos susegti DNR grandinės fragmentus ir įterpti visą konstrukciją į gyvą mielių ląstelę. Sukonstruotoji chromosoma nuo „natūralios“ skyrėsi daugiau nei 500 vietų – šie skirtumai, pasak J. Boeke, pusiau dirbtinėms mielėms suteikė „keistų savybių“.
Chromosomos perkonstravimas „pagal poreikį“
Vienas iš reikšmingiausių pakeitimų, kuriuos padarė mokslininkai, buvo geno, pavadino „Cre“, įtraukimas į chromosomą. Šis genas yra netipiškas, nes jis gamina baltymą (taip pat vadinamą „cre“), kuris gali sujaukti sintetinės chromosomos seką, jeigu baltymas susijungia su estrogenu – žmogaus lytiniu hormonu. Toks metodas yra vadinamas „sujaukimo metodu“. Jis mokslininkams suteikia galimybę dirbtinės chromosomos konstrukciją gyvose mielių ląstelėse keisti „pagal poreikį“ - tereikia į terpę su mielėmis pridėti skirtingų koncentracijų estrogeno tirpalo. „Panašiai, kaip maišant kortų kaladę, galima ištrinti ar padvigubinti kokį nors genų rinkinį tiesiog į mitybinę terpę įpylus estrogeno tirpalo ir tokiu būdu gauti visiškai kitokią kortų seką kaladėje – arba unikalią genetinę seką“, - aiškino J. Boeke.
Mokslininkai tikisi, kad „sujaukimo metodą“ galės pritaikyti kurdami mieles, galinčias toleruoti platesnį aplinkos sąlygų spektrą, galinčias efektyviau vykdyti fermentacijos procesą. O jeigu jiems tai pavyks, taikymo galimybės bus praktiškai neribotos, nes šiuos mikroorganizmus galima panaudoti ne tik alaus ar duonos ruošime. „Manau, per ateinančius 10 metų sulauksime įvairiausių biosintetinių produktų, pagamintų bakterijose ir mielėse“, - sakė J. Boeke. Pasak jo, šis mokslo pasiekimas smarkiai padidins tokių dalykų, kaip vaistai nuo maliarijos ar dyzelinio kuro molekuliniai elementai, gamybos efektyvumą. „Toks sujaukimo metodas gali būti naudingas praktiškai bet kam, kas gali būti pagaminta mielėse“, - tikina mokslininkas.
Išmok valdyti genus – ir valdysi pasaulį
Nors pusiau dirbtinės mieles su visiškai dirbtine chromosoma jau yra ne mokslinė fantastika, bet realybė, visiškai dirbtinės mieles – kol kas neegzistuojantis dalykas. Mokslininkams dar teks gerokai paplušėti, kad išsiaiškintų koks yra visas naujų metodų taikymo sričių spektras, nes mielėse yra toli gražu ne viena chromosoma – jų yra visos 16. „Mažai tikėtina, kad sukelsime pramoninę revoliuciją pakeisdami vieną chromosomą“, - sako J. Boeke. Tačiau mokslininkai galėtų sukelti revoliucijų įvairiose pramonės šakose jeigu sugebėtų sukonstruoti visą chromosomų rinkinį. „Galutinis tikslas – sukonstruoti visas 16 chromosomų“, - sakė mokslininkas, teigęs, kad šis darbas turėtų užtrukti dvejus-trejus metus. „Štai tada bus tikrai įdomu ir galinga, nes kontroliuodami visus genus sugebėsime nuveikti kur kas daugiau“, - prognozuoja molekulinės biologijos ekspertas.
Tiesa, jis puikiai supranta, kad kai kuriems žmonėms gali kilti abejonių, kad galbūt nėra išmintinga tokiu būdu „valdyti genus“, tačiau jis pats tokios kritikos rimtai nevertina. „Jei tie žmonės nesimaitina išimtinai vien vaisiais, riešutais ir žuvimis, yra maždaug 100 proc. tikimybė, jog jie naudoja mūsų sumanių protėvių, taikiusių atrankinio veisimo principus, darbo vaisius“, - sakė mokslininkas. Be to, pasak mokslininko, ląstelės genomui per daug susijaukus, jis išsitrina, susinaikina, o ląstelė žūva – taigi, baimės, kad mielės užkrės mus mirtinomis ligomis, nėra.
