Για πρώτη φορά κατάφεραν να εξελίξουν το γενετικό κώδικα με στόχο νέους πολυσύνθετους οργανισμούς οι οποίοι θα οδηγήσουν σε νέα φάρμακα
Οι επιστήμονες έφτιαξαν έναν τελείως νέο ζωντανό οργανισμό στο εργαστήριο, ο οποίος δεν έχει καμία γενετική ομοιότητα με τους οργανισμούς που γνωρίζουμε έως τώρα. Η διαφορά βρίσκεται στο πιο σύνθετο DNA το οποίο κατάφεραν να βάλουν μέσα στον οργανισμό. Στο μέλλον, εκτιμούν οι δημιουργοί, ότι οι νέοι οργανισμοί θα μιλούν τη δική τους γενετική γλώσσα και θα μπορούσαν να παράγουν φάρμακα και άλλα προϊόντα, χρησιμοποιώντας μάλιστα πρώτες ύλες που δεν απαντώνται στη φύση.
«Αυτή η ανακάλυψη έχει πολύ σημαντικές επιπτώσεις για την κατανόηση της ανθρώπινης ζωής», δήλωσε ο Floyd Romesberg επικεφαλής της ομάδας που δημιούργησε το νέο οργανισμό σε ινστιτούτο στην Καλιφόρνια. «Για τόσο καιρό πιστεύαμε ότι το DNA έπρεπε να έχει μόνο μια συγκεκριμένη μορφή, πιστεύαμε ότι έτσι είναι τέλειο για κάποιο λόγο», σχολίασε. «Τώρα όμως είμαστε ενθουσιασμένοι γιατί διαπιστώσαμε ότι ένας οργανισμός μπορεί να συνεχίσει ακόμη και με εξελιγμένο DNA».
Εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια, όλοι οι οργανισμοί στον πλανήτη κωδικοποιούν τη γενετική πληροφορία σε γονίδια γραμμένα σε τέσσερα γράμματα: τις βάσεις A, T, C και G (αδενίνη, θυμίνη, κυτοσίνη, γουανίνη). Μόρια DNA που περιέχουν τροποποιημένες μορφές αυτών των βάσεων, ή εντελώς νέες βάσεις, είχαν δημιουργηθεί και παλαιότερα στο εργαστήριο, δεν θα μπορούσαν όμως να λειτουργήσουν μέσα σε ζωντανά κύτταρα. Έπειτα από χρόνια προσπαθειών, η επιστημονική ομάδα αναφέρει στο περιοδικό Nature ότι προχώρησε ένα μεγάλο βήμα μπροστά.
Έκπληκτοι οι επιστήμονες
Σε πρώτη φάση, οι ερευνητές έπρεπε να βρουν μόρια που θα μπορούσαν να ενσωματωθούν στο μόριο του DNA στη θέση των φυσικών βάσεων. Επιπλέον, τα νέα αυτά μόρια θα έπρεπε να μπορούν να σχηματίσουν ζεύγη μεταξύ τους, όπως τα ζεύγη που σχηματίζουν οι φυσικές βάσεις στα μόρια της διπλής έλικας του DNA. Έπειτα από χιλιάδες δοκιμές στο εργαστήριο, βρήκαν δύο μόρια, με τις ονομασίες d5SICS και dNaM, που πληρούσαν αυτές τις προϋποθέσεις. Δημιούργησαν έτσι συνθετικά μόρια DNA (πλασμίδια) που περιείχαν τις φυσικές και τις τεχνητές βάσεις και τα εισήγαγαν στο κωλοβακτηρίδιο Escherichia coli.
Το βακτήριο έπρεπε να αποκτήσει τη δυνατότητα να δημιουργεί αντίγραφα αυτών των μορίων DNA, μια διαδικασία για την οποία απαιτούνται πρώτες ύλες και ειδικά ένζυμα. Οι πρώτες ύλες, νουκλεοτίδια που περιέχουν τα μόρια d5SICS και dNaM προστέθηκαν στο θρεπτικό μέσο όπου αναπτύσσονταν τα βακτήρια. Όσον αφορά τα ένζυμα, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι μια πρωτεΐνη που προέρχεται από ένα μονοκύτταρο φύκος μπορούσε να μεταφέρει τα νουκλεοτίδια αυτά στο μηχανισμό αντιγραφής του DNA ώστε να τοποθετηθούν στη σωστή θέση τους.
Οι ερευνητές παραδέχονται ότι εξεπλάγησαν όταν διαπίστωσαν ότι η ημι-συνθετική E.coli αναπαραγόταν με ικανοποιητική ταχύτητα δημιουργώντας συνεχώς αντίγραφα του ασυνήθιστου γενετικού υλικού τους. Το περίεργο ήταν μάλιστα ότι η παρέμβαση στο γενετικό κώδικα δεν έδειχνε να επηρεάζει την υγεία των καλλιεργειών. Στη σημερινή του μορφή, το νέο βακτήριο δεν μπορεί να παραγάγει πρωτεΐνες με βάση τις πληροφορίες που περιέχουν γονίδια με τις νέες βάσεις. Οι ερευνητές πιστεύουν πάντως ότι θα ανακαλύψουν κάπου στη φύση τα ένζυμα που απαιτούνται για αυτό.
Οι προοπτικές
Και οι προοπτικές που θα άνοιγε ένα τέτοιο επίτευγμα φαντάζουν πραγματικά τεράστιες: Σε αντίθεση με τους φυσικούς ζωντανούς οργανισμούς, οι οποίοι παράγουν πρωτεΐνες από συνδυασμούς 20 διαφορετικών αμινοξέων, το ημι-συνθετικό βακτήριο θα μπορούσε να αξιοποιεί ως πρώτες ύλες 172 διαφορετικά αμινοξέα.
Φαίνεται λοιπόν ότι η τροποποίηση του γενετικού κώδικα θα μπορούσε να αποδειχθεί βασικό εργαλείο για τη βιομηχανία βιοτεχνολογίας. «Πολλοί άνθρωποι ανησυχούν με τη συνθετική βιολογία γιατί έχουν να κάνουν με τη ζωή», σχολίασε ο ερευνητής για το αν τα πειράματα μπορεί να είναι επικίνδυνα. Οι ερευνητές της τελευταίας μελέτης διαβεβαιώνουν ότι κάτι τέτοιο δεν μπορεί να ισχύει: το ημι-συνθετικό βακτήριό του βασίζεται σε πρώτες ύλες που του προσέφεραν οι ερευνητές, οι οποίες δεν υπάρχουν στη φύση.
Όπως μάλιστα έδειξε το πείραμα, η στέρηση αυτών των πρώτων υλών οδήγησε σε μια θεαματική μεταβολή: το βακτήριο απέρριψε τις νέες βάσεις και τις αντικατέστησε με τις φυσικές. Όπως φαίνεται, οι γενετικοί μηχανισμοί που διαμόρφωσε η Εξέλιξη δεν είναι τόσο πρόθυμοι να αλλάξουν.
«Τι θα μπορούσε ένας τέτοιος νέος οργανισμός με εξελιγμένο DNA; Δεν ξέρουμε ακόμη. Μπορεί να μας φανερώσει περισσότερες βιολογικές πληροφορίες; Πιο πολύπλοκες και σύνθετες δομές; Αυτές είναι οι ερωτήσεις που πρέπει να απαντήσουμε», ολοκλήρωσε ο ειδικός.
