Μετά από περισσότερο από μια δεκαετία εργασίας, οι ερευνητές έφτασαν σε ένα σημαντικό ορόσημο στις προσπάθειές τους να επανασχεδιάσουν τη ζωή στο εργαστήριο, κατασκευάζοντας το τελευταίο χρωμόσωμα σε ένα συνθετικό γονιδίωμα μαγιάς (Saccharomyces cerevisiae).
Οι ερευνητές, με επικεφαλής μια ομάδα από το Πανεπιστήμιο Macquarie της Αυστραλίας, επέλεξαν τη μαγιά ως έναν τρόπο για να αποδείξουν τη δυνατότητα παραγωγής τροφίμων που θα μπορούσαν να επιβιώσουν στις κακουχίες ενός μεταβαλλόμενου κλίματος ή μιας εκτεταμένης ασθένειας.
Είναι η πρώτη φορά που κατασκευάζεται πλήρως ένα συνθετικό ευκαρυωτικό γονιδίωμα, σε συνέχεια των επιτυχιών με απλούστερους βακτηριακούς οργανισμούς. Πρόκειται για μια απόδειξη του τρόπου με τον οποίο οι επιστήμονες θα μπορούσαν να δημιουργήσουν πιο σύνθετους οργανισμούς, όπως οι καλλιέργειες τροφίμων.
«Πρόκειται για μια στιγμή ορόσημο στη συνθετική βιολογία», δηλώνει ο μοριακός μικροβιολόγος Sakkie Pretorius, από το Πανεπιστήμιο Macquarie. «Είναι το τελευταίο κομμάτι ενός παζλ που απασχολεί τους ερευνητές της συνθετικής βιολογίας εδώ και πολλά χρόνια».
Αυτό δεν σημαίνει ότι μπορούμε να αρχίσουμε να καλλιεργούμε πλήρως τεχνητή μαγιά από το μηδέν, αλλά σημαίνει ότι τα ζωντανά κύτταρα μαγιάς μπορούν δυνητικά να επανακωδικοποιηθούν πλήρως, αν και απαιτείται πολύ περισσότερη δουλειά για να βελτιωθεί και να επεκταθεί αυτή η διαδικασία πριν συμβεί αυτό. Η αναλογία με την κωδικοποίηση είναι καλή, διότι οι ερευνητές χρειάστηκε να αφιερώσουν πολύ χρόνο και προσπάθεια για να διορθώσουν το 16ο και τελικό συνθετικό χρωμόσωμα μαγιάς (που ονομάζεται SynXVI) προτού το γονιδίωμα λειτουργήσει όπως επιθυμούσαν.
Μια ποικιλία εργαλείων γονιδιακής επεξεργασίας, όπως αυτό που βασίζεται στο CRISPR, αναπτύχθηκε για να εντοπίσει και να διορθώσει προβλήματα στο χρωμόσωμα. Για παράδειγμα, έπρεπε να κάνουν τη μαγιά να χρησιμοποιεί σωστά τη γλυκερόλη ως πηγή ενέργειας σε υψηλότερες θερμοκρασίες, κάτι που οι επιστήμονες θα ήθελαν να επιτύχουν για να βελτιώσουν την ανθεκτικότητα της μαγιάς.
Ένα άλλο πρόβλημα που ξεπέρασε η ομάδα ήταν με τους γενετικούς δείκτες, που χρησιμοποιούνται για τον εντοπισμό και την παρακολούθηση του DNA μέσα στο γονιδίωμα. Η τοποθέτηση αυτών των δεικτών έχει σημασία, όπως αποδεικνύεται, καθώς αν την κάνουμε λάθος μπορεί να επηρεάσει τη συμπεριφορά των κυττάρων.
Το project Sc2.0, μέρος του οποίου αποτελεί αυτή η έρευνα, δεν αφορά μόνο την τροποποίηση των καλλιεργειών. Οι ίδιες αρχές θα μπορούσαν επίσης να εφαρμοστούν στα φάρμακα και στα βιώσιμα υλικά, με δυνατότητες να επιταχυνθεί η παραγωγή τους ή να γίνουν πιο ανθεκτικά.
Οι προσπάθειες στη Γενετική Μηχανική συνεχίζουν να γίνονται όλο και πιο φιλόδοξες και πιο ολοκληρωμένες, και αυτό είναι ένα ακόμη σημαντικό βήμα προς αυτή την κατεύθυνση. Οι βελτιώσεις οφείλονται εν μέρει στην πρόοδο της τεχνολογίας και των τεχνικών, με τη ρομποτική που διαθέτει το Australian Genome Foundry να έχει καθοριστική σημασία για τη συγκεκριμένη μελέτη.
«Το συνθετικό γονιδίωμα της μαγιάς αντιπροσωπεύει ένα κβαντικό άλμα στην ικανότητά μας να επεξεργαζόμαστε τη βιολογία», λέει ο συνθετικός βιολόγος Briardo Llorente, από το Πανεπιστήμιο Macquarie. «Το επίτευγμα αυτό ανοίγει συναρπαστικές δυνατότητες για την ανάπτυξη πιο αποτελεσματικών και βιώσιμων διαδικασιών βιοκατασκευής, από την παραγωγή φαρμακευτικών προϊόντων έως τη δημιουργία νέων υλικών».
[via]
