Клетки со целосно вештачки синтетизиран геном беа пријавени први во 2010 година од кои минималистички геном клетка е изведена дека покажа абнормална морфологија при клеточната делба. Неодамнешното додавање на група гени во оваа минималистичка клетка ја врати нормалната клеточна делба
Клетките се основните структурни и функционални единици на животот, теорија предложена од Шлајден и Шван во 1839 година. Оттогаш, научниците се заинтересирани да ги разберат клеточните функции обидувајќи се целосно да го дешифрираат генетскиот код за да разберат како клетката расте и се дели на предизвикуваат повеќе клетки од сличен вид. Со доаѓањето на ДНК секвенционирање, беше можно да се декодира низата на геном со што се прави обид да се разберат клеточните процеси за да се сфати основата на животот. Во 1984 година, Моровиц предложи проучување на микоплазми, наједноставно клетки способни за автономен раст, за разбирање на основните принципи на животот.
Оттогаш, направени се неколку обиди за намалување на геном големина до минималистички број што доведува до клетка која е способна да ги извршува сите основни клеточни функции. Експериментите најпрво доведоа до хемиска синтеза на Mycoplasma mycoides геном од 1079 Kb во 2010 година и беше именуван како JCVI-syn1.0. Понатамошни бришења направени во JCVI-syn1.0 од Хачинсон III и сор. (1) доведе до JCVI-syn3.0 во 2016 година што имаше a геном големина од 531 Kb со 473 гени и имаше време на удвојување од 180 минути, иако имаше абнормална морфологија при клеточната делба. Сè уште имаше 149 гени со непознати биолошки функции, што укажува на присуство на сè уште неоткриени елементи кои се од суштинско значење за животот. Сепак, JCVI-syn3.0 обезбедува платформа за истражување и разбирање на животните функции со примена на принципите на цели-геном дизајн.
Неодамна, на 29 март 2021 година, Пелетиер и колегите (2) користеа JCVI syn3.0 за да ги разберат гените потребни за клеточната делба и морфологија со воведување 19 гени во геном на JCVI syn3.0, што доведува до JCVI syn3.0A што има морфологија слична на JCVI syn1.0. при клеточната делба. 7 од овие 19 гени, вклучува два познати гени за клеточна делба и 4 гени кои кодираат мембрански поврзани протеини со непозната функција, кои заедно го обновиле фенотипот сличен на оној на JCVI-syn1.0. Овој резултат укажува на полигенската природа на клеточната делба и морфологија во геномски минимална клетка.
Со оглед на фактот дека JCVI syn3.0 е способен да преживее и да се размножува врз основа на неговата минималистичка геном, може да се користи како модел на организам за создавање на различни типови клетки кои имаат различни функции кои можат да бидат корисни за луѓето и за животната средина. На пример, може да се воведат гени кои водат до растворање на пластиката, така што новиот организам што е создаден може да се користи за разградување на пластиката на биолошки начин. Слично на тоа, еднаш може да се замисли додавање гени кои се однесуваат на фотосинтезата во JCVI syn3.0 што го прави подложен на користење на јаглерод диоксид од атмосферата со што ќе се намали неговото ниво и ќе помогне во намалувањето на глобалното затоплување, главен климатски проблем со кој се соочува човештвото. Сепак, ваквите експерименти треба да се третираат со најголема претпазливост за да се осигура дека нема да ослободиме супер организам во околината што е тешко да се контролира откако ќе се ослободи.
Како и да е, идејата да се има клетка со минималистички геном и неговата биолошка манипулација може да доведе до создавање на различни типови клетки со различни функции способни да ги решат главните прашања со кои се соочува човештвото и неговиот конечен опстанок. Сепак, постои разлика помеѓу создавање на целосно синтетичка клетка наспроти создавање на функционално синтетичка геном. Идеална целосно синтетичка вештачка клетка би се состои од синтетизирана геном заедно со синтетизираните цитоплазматски компоненти, подвиг што научниците би сакале да го постигнат порано отколку подоцна во наредните години, бидејќи технолошкиот напредок ќе го достигне својот врв.
Неодамнешниот развој може да биде отскочна штица кон создавање на целосно синтетичка клетка која е способна за раст и поделба.
***
Референци:
- Hutchison III C, Chuang R., et al 2016. Дизајн и синтеза на минимална бактериска геном. Наука 25 година Март 2016: Vol. 351, број 6280, aad6253
Дои: https://doi.org/10.1126/science.aad6253
- Pelletier JF, Sun L., et al 2021. Генетски барања за клеточна делба во геномски минимална клетка. Ќелија. Објавено: 29 март 2021 година. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.03.008
***
