მეცნიერებმა ნულიდან შექმნეს სინთეტიკური უჯრედი — პირველად ისტორიაში #1tvმეცნიერება
მინესოტის უნივერსიტეტის მეცნიერები ამბობენ, რომ შექმნეს ისტორიაში პირველი სინთეტიკური უჯრედი მთლად ნულიდან და დააკვირდნენ, როგორ გაიარა მან სიცოცხლის მთელი ციკლი, გამრავლების ჩათვლით.
„ყველაზე მომაჯადოებელი და მნიშვნელოვანი რამაა, რაც კი ოდესმე გამიკეთებია ჩემს სფეროში, მიჭირს იმის გაცნობიერება, რომ ეს სინამდვილეში მოხდა“, — ამბობს პროექტის თანაავტორი, სინთეტიკური ბიოლოგი კეიტ ადამალა.
მისი განცხადებით, ქიმიაში გაიმეორეს ის, რაც აქამდე მხოლოდ ბიოლოგიაში იყო შესაძლებელი — უჯრედის ქცევათა სრული კომპლექტი. ის ადასტურებს, რომ სიცოცხლის ყველაზე ფუნდამენტურ ფუნქციას, როგორიცაა ზრდა და გამრავლებას — არ სჭირდება რაღაც იდუმალი, ჯადოსნური ნაპერწკალი.
პროექტის სახელია SpudCell და აქვს მხოლოდ 90 კილობაზა წყვილი (kbp. ორჯაჭვიანი დნმ-ის ან რნმ-ის მოლეკულის სიგრძის საზომი ერთეული. უდრის ერთ ათას ფუძეთა წყვილს). შედარებისთვის გეტყვით, რომ ადამიანის გენომი დაახლოებით სამი მილიონი კილობაზაა; ბიოლოგებს აქამდე მიაჩნდათ, რომ ცოცხალი უჯრედი სათანადოდ ფუნქციონირებისთვის საჭიროებს გენეტიკური მონაცემების სულ მცირე 113 კილობაზას.
ადამალას და მისი კოლეგების განცხადებით, როგორც ჩანს, SpudCell-მა ეს ზღვრები გადალახა, მიუხედავად იმისა, რომ მათი კვლევა ჯერ რეცენზირებული არ არის და ოფიციალურად არ გამოქვეყნებულა.
თუმცა, პუბლიკაცია გავრცელდა ახალი არაკომერციული ბიოინჟინერიის ინსტიტუტის, Biotic-ის ვებგვერდზე, რომლის დაარსებაც ადამალას დახმარებით მოხდა.
შედეგების ნახვისას, ადამალა შოკში ჩავარდა.
„ძალიან ბედნიერი ვიყავი, შვებით ამოვისუნთქე და ცოტა ეჭვიც შემეპარა, რადგან შედეგებს ყოველთვის ორჯერ და სამჯერ ვამოწმებ. როცა ყველა კონტროლი და კიდევ ამ კონტროლთა კონტროლი დასრულდა, გასაკვირი უკვე აღარაფერი იყო“, — ამბობს ადამალა
როგორც ჟურნალი Science წერს, SpudCell-ი გამოქვეყნებისას გარკვეულ დაბრკოლებებს წააწყდა — პრესტიჟული სამეცნიერო ჟურნალის, Cell-ის ერთ-ერთმა რეცენზენტმა თქვა, რომ ეს არ იყო ნამდვილი ბიოლოგია.
ამის მიზეზი ნაწილობრივ შეიძლება ის იყოს, რომ SpudCell-ი სრულად არ აკმაყოფილებს რეალური „სიცოცხლის“ მოთხოვნებს — მას არ შეუძლია საკუთარი თავის რეპლიკაცია მრავალი თაობის განმავლობაში და შესაბამისად, არც განვითარება.
„ვფიქრობ, ბიოლოგებმა შეიძლება ვერ დააფასონ მინიმალური უჯრედის ქიმიური ინჟინერიის სიმარტივის მნიშვნელობა. SpudCell-ი განსაკუთრებულად არ გამოიყურება, თუ მას ბუნებრივი ბიოლოგიური სისტემების შკალით შეაფასებთ — ზრდისა და რეპლიკაციის ციკლი ძალიან ნელია და მაღალია მეტაბოლიზმის მოთხოვნა“, — ამბობს ადამალა.
თითოეული ხელოვნური SpudCell-ი შედგება ლიპოსომისგან — ცხიმების ბურთულა, რომელიც ნამდვილი უჯრედის გარე მემბრანას ბაძავს — და გახვეულია შვიდ პლაზმიდში, დნმ-ის მცირე ერთეულებში (ხშირად გვხვდება ბაქტერიებში), რომლებიც ოდნავ განსხვავდება ჩვენთვის ნაცნობი ქრომოსომებისგან.
ერთობლივად, ეს შვიდი პლაზმიდი ქმნის SpudCell-ის გენომს მის ყველა 90 კილობაზას.
„უჯრედი“ ასევე აღჭურვილია ჩაშენებული „ცილების ექსპრესიის სისტემით“, რომელიც მოქმედებაში თარგმნის დნმ-ის გენეტიკურ ინსტრუქციებს. სწორედ ეს აძლევს „უჯრედს“ გარშემო სითხიდან შეწოვილი საკვები ნივთიერებების სასარგებლო მასალებად გარდაქმნისა და უჯრედის დაყოფის საშუალებას.
მკვლევართა განცხადებით, SpudCell სისტემას შეუძლია სელექცია, გენომის რეპლიკაცია, ზრდა, რესურსების შეძენა კვების გზით და გენეტიკურად დაშიფრული დაყოფა.
შეიძლება დაგაინტერესოთ, რატომ სურთ მეცნიერებს ხელოვნური უჯრედების ნულიდან შექმნა?
გარდა იმ ფუნდამენტური კითხვის კვლევისა, თუ სად გადის სინამდვილეში სიცოცხლის ზღვარი, სამომავლო უჯრედის მსგავსმა სისტემებმა პოტენციურად უნდა იმოქმედონ მინი ბიოლოგიური ქარხნების მსგავსად, გამოიმუშაონ ორგანული მასალები, როგორიცაა მედიკამენტები, ბიომასალები, ქიმიკატები და სხვა სასარგებლო ნივთიერებები.
ლაბორატორიებში ამ გზით უკვე იყენებენ გენეტიკურად მოდიფიცირებულ ბაქტერიებს და სხვა მიკრობებს, ასევე მსგავსია იმისა, თუ როგორ იწარმოება სამედიცინო დონის ინსულინი.
სრულად სინთეტიკურმა ინსულინმა შეიძლება მოგვცეს უფრო მეტი ეფექტიანობა და სპეციფიკა, რომელიც დაჯაბნის ამჟამად არსებულ ბიოტექნოლოგიებს.
ამჟამად SpudCells-ი მხოლოდ რამდენიმე თაობას ძლებს. მათ რეალურად არ შეუძლიათ საკუთარი ცილის ექსპრესიის სისტემის წარმოება, არც თავიანთი მეტაბოლიზმის რეგულირება და მთლიანად დამოკიდებული არიან იმ თხევად სივრცეში არსებულ ნივთიერებებსა და კომპონენტებზე, რომლებშიც ისინი ცურავენ.
ასევე აკლიათ ციტოჩონცხი — შიდა ხარაჩო, რომელსაც ბუნებრივი უჯრედი ეყრდნობა. ეს რაღაცებს აადვილებს, მაგრამ ასევე ნიშნავს იმას, რომ არ შეუძლიათ მასალების გადატანა და ნარჩენების გასუფთავება.
თუმცა, ეს კვლევა გვთავაზობს კონცეფციის დადასტურებას, რომელზეც უკვე სხვა მეცნიერებს შეუძლიათ საკუთარი კვლევების დაფუძნება, რასაც ალბათ უახლოეს წლებში ვნახავთ.
კვლევა ხელმისაწვდომია Biotic-ის ვებგვერდზე.
მომზადებულია ScienceAlert-ის მიხედვით.