პირველად გენური ინჟინერიის ისტორიაში, მეცნიერებმა შექმნეს ერთუჯრედიანი სინთეტიკური ორგანიზმი, რომელიც ნორმალური უჯრედის მსგავსად იზრდება და იყოფა, იმეორებს უჯრედის დაყოფის ციკლის ასპექტებს, რაც ჯანსაღი უჯრედული ცხოვრების საფუძველი და მამოძრავებელი ძალაა.
ეს მიღწევა ინჟინერიით გამოყვანილ, ბაქტერიის მსგავს ერთუჯრედიან სიცოცხლის ფორმაში, სახელად JCVI-syn3A წარმოაჩინეს და წარმოადგენს მეცნიერების ათეულობით წლობით შრომის შედეგს, რაც მათ გენომის სეკვენირებისა და ანალიზის მიმართულებით გასწიეს, შეისწავლეს ცოცხალ არსებათა ინდივიდუალური გენების როლი.
„ჩვენი მიზანია, ვიცოდეთ ყოველი გენის ფუნქცია, რათა შევძლოთ უჯრედის მუშაობის სრული მოდელის შექმნა“, — ამბობს მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური უნივერსიტეტის ბიოფიზიკოსი ჯეიმს პეტელიე.
ამ მიმართულებით მუშაობა 1990-იან წლებში დაიწყო, უდიდესი ნაბიჯები კი ამ საუკუნეში გადაიდგა; 2003 წელს, მკვლევრებმა წარმატებით შექმნეს პატარა ვირუსი, რომელმაც ბაქტერია დააინფიცირა.
2010 წელს, მერილენდის შტატის კრეიგ ვენტერის ინსტიტუტის (JCVI) მეცნიერებმა შექმნეს პირველი სინთეტიკური ბაქტერიული უჯრედი, სახელად JCVI-syn1.0 — პირველი ორგანიზმი დედამიწაზე მთლიანად სინთეტიკური გენომით, რომელიც ბაქტერია Mycoplasma mycoides-ისგან ამოღებული დნმ-ით გამოიყვანეს.
რამდენიმე წლის შემდეგ, ჯგუფმა კიდევ ერთი ნაბიჯი გადადგა წინ — ლაბორატორიაში შექმნეს ბაქტერიის სახეობა, რომელსაც ბუნებაში არსებულ ნებისმიერ სხვა ორგანიზმზე პატარა გენეტიკური კოდი ჰქონდა.
ეს ორგანიზმი, სახელად JCVI-syn3.0, ჯამში მხოლოდ 473 გენს ფლობდა — ანუ უფრო მოკლეს, ვიდრე სხვა ნებისმიერ თვითკმარ ცოცხალ ორგანიზმს ბუნებაში.
მიუხედავად იმისა, რომ JCVI-syn3.0-ს მინიატურიზებული გენეტიკური კომპლექტი უჯრედის დაყოფის გზით სიცოცხლის გაგრძელების შანსს აძლევდა, ეს საქმე მან ფრიად უჩვეულო გზით გააკეთა, თავის მიერ წარმოქმნილ ახალ უჯრედებში წარმოქმნა „საოცარი მორფოლოგიური ნაირსახეობა“, რომელიც მრავალი სხვადასხვა ზომითა და ფორმით გაჩნდა.
ამჯერად, ამავე ჯგუფის წევრებმა, ახლად მოდიფიცირებულ ვარიანტში, სახელად JCVI-syn3.0, იგივე JCVI-syn3A, ამ უცნაური მორფოლოგიების პრევენციის გზას მიაგნეს.
ახალ JCVI-syn3A-ში დაამატეს 19 ისეთი გენი, რომელიც JCVI-syn3.0-ში არ იყო; შედეგად, ის უჯრედის დაყოფას უფრო ნორმალურის მსგავსი, თანმიმდევრული გზით განიცდის და აღენიშნება გაცილებით ნაკლები მორფოლოგიური ნაირსახეობები, ვიდრე ეს JCVI-syn3.0-ის შემთხვევაში იყო.
მიუხედავად იმისა, რომ ამ მიღწევაზე რამდენიმე წლის განმავლობაში მუშაობდნენ, მის გენებში მაინც რჩება საკმაოდ ბევრი საიდუმლო.
მაგალითად, მიუხედავად იმისა, რომ JCVI-syn3A-ს 19 ახალი გენი აქვს, მათგან მხოლოდ 7 გენი უნდა ასრულებდეს გარკვეულ როლს უჯრედის დაყოფის პროცესის უფრო რეგულარული გზით წარმართვაში. ამ შვიდიდან კი, მხოლოდ ორმა გენმა, სახელად ftsZ და sepF — გამოავლინა საკუთარი ფუნქციები.
უცნობია, შეაქვს თუ არა რაიმე წვლილი დანარჩენ ხუთ გენს JCVI-syn3A-ს მორფოლოგიურ გამძლეობაში, მაგრამ ერთი რამ აშკარაა: ეს ციცქნა გენომი ახლა წარმოადგენს ახალ სტანდარტს ექსპერიმენტებისთვის, რომლებმაც შეიძლება, დიდი დახმარება გაგვიწიოს ორგანიზმებში ამ გენების მუშაობის დახასიათებაში.
„შესაბამისად, JCVI-syn3A გვთავაზობს ბაქტერიული ფიზიოლოგიის მყარ მინიმალურ მოდელს და უფრო ფართოდ, საინჟინრო ბიოლოგიის პლატფორმას“, — განმარტავენ მკვლევრები.
როგორც აშშ-ის სტანდარტებისა და ტექნოლოგიების ეროვნული ინსტიტუტის (NIST) უჯრედული ინჟინერიის ჯგუფის ხელმძღვანელი ელიზაბეთ შტრიჩალსკი განმარტავს, მათ სურთ გაიგონ სიცოცხლის საფუძვლის ფუნდამენტური პრინციპების გეგმა.
„თუ ეს უჯრედი ამ პრინციპების აღმოჩენასა და გაგებაში დაგვეხმარება, უკვე სრულიად ახალი გზა გაგვეხსნება“, — ამბობს შტრიჩალსკი.
კვლევა ჟურნალ Cell-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია nist.gov-ისა და ScienceAlert-ის მიხედვით.
