„Ši į ląstelę panaši struktūra gali augti, maitintis, dalytis ir konkuruoti. Tyrėjai svarsto, ką tai reiškia sintetinės biologijos ateičiai ir mūsų „gyvybės“ apibrėžimui.
Minesotos universiteto laboratorijoje mokslininkai sukonstravo į ląstelę panašią sistemą, kuri, atrodo, atlieka visas gyvybės funkcijas. Savo Petri lėkštelėje besisukanti vadinamoji SpudCell maitina, auga ir dalijasi, sukurdama daugiau SpudCell, kurios konkuruoja ir keičiasi iš kartos į kartą.
SpudCell seka dešimtmečius panašias pastangas sintetinės biologijos srityje, kuri yra naujų medžiagų kūrimas naudojant biologiją kaip pagrindą. Mokslininkų siekis sukurti dirbtines ir keičiamas gyvybės procesų versijas atvedė prie medžiagų, kurios pakeičia kraują kritiniais atvejais, efektyviau perneša vaistus per kūną ir patobulina regeneracinius vaistus, galinčius pakeisti pažeistas ląsteles ar audinius.
Skirtingai nuo ankstesnių bandymų sukurti gyvas ląsteles, kurios prasidėjo gyvomis ląstelėmis, kurių genetinė medžiaga yra pašalinta iki pačių pagrindų, „SpudCell“ yra sukurta „iš apačios į viršų“, naudojant negyvus cheminius komponentus.
Tai pirmas kartas, kai tokiu būdu sukurta dirbtinė ląstelė galėjo užbaigti visą gyvavimo ciklą ir pagimdyti kitą kartą.
SpudCell naujienos privertė daugelį mokslininkų susimąstyti, kur juda sintetinės biologijos sritis ir ką reiškia būti gyvam.
„Atminkite, kad „gyvas“ nėra tiksliai apibrėžta būsena“, – sakė Johnas Glassas, vadovaujantis sintetinių ląstelių tyrimams J. Craig Venter institute ir tyrime nedalyvavęs. „Kaip apie pornografiją sakė JAV Aukščiausiojo Teismo teisėjas Poteris Stewartas: „Aš tai žinau, kai matau.“ Būti gyvam yra panašu į tai.
Kol kas dauguma sintetinių biologų sutinka, kad jokia dirbtinė ląstelė dar neperžengė slenksčio tarp gyvybės ir gyvybės, o SpudCell kūrėjai taip pat neteigia, kad sukūrė gyvybę. Naujai sukurta SpudCell vis dar turi keletą pagrindinių apribojimų, kurie atskiria jį nuo gyvų ląstelių.
Nors SpudCell gali maitintis, augti ir dalytis, ji nėra savarankiška, kaip ir dauguma gyvų ląstelių. Ji gali sukurti daugelį į ląstelę panašios sistemos vidinių funkcijų, bet negali sukurti savo ribosomos [1].
Kadangi jai trūksta šių esminių, baltymus formuojančių, ląstelių struktūrų, SpudCell gali gyventi tik laboratorijoje, pasikliaujant mokslininkų maitinimu maistinėmis medžiagomis turtingu fermentų ir baltymų mišiniu.
„Nors pats požiūris į šių ląstelių kūrimą yra elegantiškas, neaišku, ar jis yra pakartojamas ir pritaikomas, kad kiti mokslininkai galėtų tęsti darbą“, – sakė Šiaurės Karolinos universiteto Chapel Hill sintetinės biologijos specialistas Ronitas Freemanas.
Tyrėjai teigia, kad SpudCell darbas gali būti konceptualus atspirties taškas, įkvepiantis didelių klausimų apie tai, kokios ląstelių funkcijos prisidėjo prie gyvybės atsiradimo ir ar ląstelėse gali būti sukurtos naujos funkcijos.
Ši biologinės inžinerijos galimybė – problemų sprendimas ar dalykų kūrimas naudojant biologijos principus – yra vienas iš pagrindinių dalykų, kurių siekia SpudCell tyrėjai. Kai mokslininkai galės tiksliai nustatyti, kurie ląstelės genų aspektai yra atsakingi už norimas struktūras ir procesus, jie gali pradėti juos modifikuoti, atverdami duris naujų rūšių vaistų, specializuotų medžiagų ir net maisto produktų kūrimui. „SpudCell“ vis dar yra koncepcijos įrodymas, o didžiausias jo indėlis gali būti dar laukiamas.
„Kaip sako autoriai, tai nėra gyvybės sintezė“, – sakė Juanas Perezas-Mercaderis, mokslininkas, dirbantis su Harvardo universiteto iniciatyva „Gyvybės kilmė“. „Mano nuomone, tai labai pažangi biotechnologija.
Be galimos naudos ateityje, kai kurie biologinio saugumo ekspertai taip pat stebi riziką, kuri vieną dieną gali būti susijusi su tokiomis technologijomis kaip SpudCell.
Kadangi „SpudCell“ negali išgyventi už laboratorijos ribų, keli biologinio saugumo ekspertai patvirtino, kad, esant dabartinei formai, atrodo, kad jis nekelia jokios grėsmės. Tačiau saugumo ekspertai teigia, kad naudojant bet kokią naują biotechnologiją yra tiek pat rizikos, kiek naudos.
„Patys įrankiai iš prigimties nėra „geri“ ar „blogi“. Greičiau jie gali būti naudojami kuriant naudingas arba kenksmingas biologines sistemas, lygiai taip pat, kaip plaktukas gali būti naudojamas statant namą ar išdaužant langą“, – paaiškino Becky Mackelprang, Inžinerinės biologijos tyrimų konsorciumo saugumo programų direktorė.
Pasak SpudCell tyrėjų, piktnaudžiavimas dirbtinių ląstelių technologija, tokia kaip SpudCell, pavyzdžiui, naudojant ją kuriant biologinį ginklą, galintį pakenkti žmonėms ar aplinkai, vis dar yra nedidelis pavojus. Tačiau į tai sintetinės biologijos sritis žiūrima rimtai, nes panašios technologijos ir toliau tobulėja.
Nuo 1975 m. mokslininkai susitiko Asilomar konferencijoje dėl rekombinantinės DNR, kad aptartų galimus pavojus dėl darbo, keičiančio DNR. Grėsmė, kurią nauji biologiniai kūriniai kelia gyviems daiktams, buvo nuolat aktuali tema sintetinėje biologijoje. Klausimai apie teigiamą ir neigiamą naujųjų technologijų panaudojimą vertinami rimtai ne be reikalo.
„Jei būsima sintetinė ląstelė bus kenksminga ir žmonėms, gyvūnams ar aplinkai, tai gali turėti labai rimtų pasekmių mums visiems“, – teigė dr. Tomas Inglesby, epidemiologas iš Johnso Hopkinso sveikatos saugumo centro.
Biosaugumo ekspertai siūlo, kad geriausias būdas pasiruošti visiems dirbtinių ląstelių technologijų keliamiems teigiamiems ir neigiamiems aspektams – apie juos kalbėti. Ir „SpudCell“ pradeda šią diskusiją.
„Šis darbas reikalauja mūsų dėmesio ne dėl to, kas buvo sukurta, o dėl to, kur jis veda“, – sakė dr. Davidas A. Relmanas, Stanfordo universiteto mikrobiologas, pridurdamas: „Jis yra kūrybingas, novatoriškas ir provokuojantis, atskleidžiant, kas gali būti įmanoma netolimoje ateityje.“ [2]
1. „SpudCell“ ląstelės negali gaminti savo ribosomų, nes jų sintetiniame genome trūksta viso genetinio programavimo, reikalingo savarankiškai gaminti šias sudėtingas molekulines mašinas. Užuot pačios gaminusios savo, sintetinės ląstelės pasikliauja mokslininkais, kurie jas tiekia ir maitina funkcinėmis E. coli ribosomomis, kad palaikytų baltymų gamybą.
Dėl šio apribojimo – kartu su fragmentuotu genomu ir priklausomybe nuo maistinių medžiagų turtingų maitinimo pūslelių – „SpudCell“ linija šiuo metu suyra maždaug po penkių–dešimties kartų. Šios priklausomybės įveikimas yra vienas iš pagrindinių tarptautinės sintetinės biologijos bendruomenės tikslų.
„SpudCell“ ląstelėse trūksta genetinio programavimo, kad galėtų sukurti savo ribosomas, nes jų sintetinis genomas yra sukurtas kaip minimali ląstelė. Maždaug 90 000 bazinių porų jis yra žymiai mažesnis nei natūralios bakterijos genomas. Šis kraštutinis miniatiūrizavimas reikia sutelkti dėmesį į pagrindines gyvybės funkcijas, tuo pačiu apeinant didžiulį viso natūralaus metabolizmo sudėtingumą.
Genome trūksta genetinės informacijos dėl kelių konkrečių priežasčių:
• Ribogenezės kliūtis: ribosomų genai fiziškai yra šioje DNR, tačiau sudėtingos biologinės surinkimo instrukcijos, reikalingos RNR ir dešimtims baltymų fiziškai susilankstyti ir sujungti, dar nėra iki galo išaiškintos.
• Modulinė genomo struktūra: genetinė medžiaga yra labai fragmentiška ir padalinta į septynias skirtingas DNR plazmides, o ne konsoliduota, todėl sintetinei sistemai sunku valdyti ir koordinuoti sudėtingą, daugiapakopę struktūrinę gamybą.
• Dabartinio maitinimo priklausomybė: kadangi mokslininkai rankiniu būdu pateikia paruoštas E. coli ribosomas išorinio maitinimo proceso metu, genomui dar nebuvo griežto evoliucinio spaudimo užbaigti visą „kūrimo nuo nulio“ planą.
Lietuva gali užbaigti šį darbą. Mes mėgstame bulves ir esame pasaulio biotechnologijų bamba. Turime pinigų, kaip šieno: prisiperkame visokių dyzelino dūmais dvokiančių karinių, dronų laikais niekam nereikalingų, mašinų, ir lakstome su jomis keliais ir laukais, sveikindami praeinančias bobas.
2. Scientists React to the Lab-Made, Yet Lifelike, SpudCell. Callaway, K R. New York Times (Online) New York Times Company. Jul 2, 2026.
Komentarų nėra:
Rašyti komentarą