FoodPro Preloader

Verktøy for livet: Hva er neste for celler drevet av syntetiske genomer?


Den første mikroben som lever helt etter kunstige genetiske instruksjoner, begynte å proliferere i et testrør i slutten av mars på J. Craig Venter-instituttet i Rockville, Md. Venter og hans kolleger bygde et syntetisk genom for en belastning av Mycoplasma mycoides- bakterien. Festen gjorde overskrifter fordi det markerte et stort skritt i skapelsen av livet i laboratoriet. Me

Den første mikroben som lever helt etter kunstige genetiske instruksjoner, begynte å proliferere i et testrør i slutten av mars på J. Craig Venter-instituttet i Rockville, Md. Venter og hans kolleger bygde et syntetisk genom for en belastning av Mycoplasma mycoides- bakterien. Festen gjorde overskrifter fordi det markerte et stort skritt i skapelsen av livet i laboratoriet. Men det viste også en forbedring av geneteknikkens verktøy, som forskerne håper, vil etter hvert gi nytt innblikk i grunnleggende genetiske prosesser og revolusjonere bioteknologi og narkotikaproblemer.

For å skape et fungerende genom, stikket Venter og hans team sammen forskjellige korte iterasjoner av menneskeskapte versjoner av kjernebaser (adenin, cytosin, guanin og tymin). De satte deretter inn det endelige syntetiske genomet - litt mer enn en million basepar lange, men fortsatt enklere enn M. mycoides naturlige genom - inn i en eksisterende M. capricolum-celle . Det startet opp den naturlige cellens maskineri og satte seg raskt på jobb for å lage proteiner og til slutt delte og blomstrende. Innen tre dager fant forskerne en blå koloni av M. capricolum som lever som syntetisk drevne M. mycoides . "Dette er den første selvrepliserende cellen på planeten for å få en datamaskin til en forelder, " ventet Venter under en pressemelding den 20. mai dagen da forskningen ble publisert online av Science .

Å komme til dette punktet tok minst $ 40 millioner i investering i relevante eksperimenter de siste 15 årene, som primært ble finansiert av Ventsers private selskap Synthetic Genomics og US Department of Energy. Forskerne måtte også overvinne flere andre utfordringer, inkludert en som trengte tre måneders kryssjekk for å finne en enkelt manglende base som forhindret livet. "Nøyaktighet er viktig, " sa Venter. "Det er deler av genomet der det ikke kan tolerere enda en eneste feil."

Genomet inneholdt også fire "vannmerker" for å skille den syntetiske mikrobe-dubbed M. mycoides JCVI-syn1.0-fra naturlige organismer. Vannmerkene er forskjellige genetiske koder som inneholder sitater: "Å leve, å feire, falle, triumfere og gjenopprette livet ut av livet" fra James Joyce; «Se ting ikke som de er, men som de kan være» fra J. Robert Oppenheimer; og "hva jeg ikke kan bygge, kan jeg ikke forstå" fra Richard Feynmann. (På mindre enn to uker siden kunngjøringen av prestasjonen hadde 26 forskere sprukket vannmerkekodene, ifølge Venter.)

Syntetiske biologer har lovet arbeidet. "Det er en stor sak, " sier George M. Church, en genetiker og teknologiutvikler ved Harvard Medical School. "Det er ikke inkrementelt, men det er heller ikke endelige, " legger han til. Biologisk ingeniør Drew Endy fra Stanford University tenker på etableringen på denne måten: "Det er ikke genesis-det er ikke som om mus kommer fra en haug med skitne filler i et hjørne, " sier han. "Det riktige ordet er poesis, menneskelig konstruksjon. Vi kan nå gå fra informasjon og få en reproduserende organisme. Det legger ned håndtaket for oss å lære å manipulere genomer. "

Fremover håper Venter å finpese teknikkene for å begynne å syntetisere nye vaksiner for virus, så vel som å kunne gjøre dem i dager, i stedet for uker eller måneder. En av gruppens langsiktige mål, Venter sa på et 1. juni Cold Spring Harbour Laboratory Symposium, er å utvikle en universell mottakercelle, hvor forskere kan plugge en rekke syntetiske genomer og se hvordan de går. Og en dag antok han, det kan være billigere for forskere å syntetisere enkle organismer enn å dyrke dem.

Opprettelsen av et kunstig genom har imidlertid fortsatt ikke demystifisert livets opprinnelse. Undersøkere bygget mye av bakteriens genom, uten å forstå fullstendig funksjonen til mange av de million-pluss baseparene som er involvert.

Men ikke i motsetning til måten komplekse erektorsettene kan belyse noen av de grunnleggende reglene for fysikk og engineering, kan konstruksjon og dekonstruksjon og rekonstruksjon av hele genomene bidra til å klargjøre genomiske prinsipper. Forskere, for eksempel, vet ennå ikke hvilken rolle eller betydning genenes rekkefølge i genomet spiller. I noen tilfeller kan gener få sin ordre byttet med lite synlig utfall på livet, mens en bestemt sekvens kan være viktigere andre steder på genomet.

For å dechifisere slike grunnleggende genetiske puslespill, forteller en av Vents medforfatter, Daniel G. Gibson, en molekylærbiolog for institutt, at forskerne også vil forsøke å skape det enkleste genomet som fortsatt kan tillate livet. "Dette vil hjelpe oss å forstå funksjonen til hvert gen i en celle og hvilket DNA som kreves for å opprettholde livet i sin enkleste form, " forklarer han. Han antar at dette genomet vil være halvparten så stort som det bakterielle genomet de opprettet.

Som for de første syntetiske cellene, er tiden deres i lyset avsluttet for øyeblikket. I dag ligger de dormant i en Venter Institute-fryser.

Hot Spot Hot Rod: Internett Invaderer AutomobileRinger av Saturn og 2 Moons Shine i nydelig NASA PhotoAntarktis Lake Vostok May Hold Extreme LifeÅ gjøre de store Apple Green Starts med Empire State BuildingSaint Patrick's Day Science: Brew Up Some Green Soda Pop!Incognito Caterpillar truer amerikanske grenserAfrika Faces Hotter FutureEt resirkulert univers