Granica między tym, co żywe, a tym, co martwe, właśnie uległa zatarciu w laboratoriach JCVI. Zespół legendarnego Craiga Ventera udowodnił, że komórka to w gruncie rzeczy biologiczny komputer, który wystarczy „zbootować” odpowiednim kodem DNA.
Komórka jako biologiczny hardware
Przez dekady biologia spierała się o to, gdzie kończy się materia, a zaczyna życie. Dla badaczy z J. Craig Venter Institute odpowiedź jest czysto techniczna: genom to oprogramowanie (software), a fizyczna struktura komórki – cytoplazma czy rybosomy – to sprzęt (hardware). Mówiąc bez ogródek: jeśli sprzęt jest sprawny, powinien uruchomić każdy nowy program, nawet jeśli stary został bezpowrotnie skasowany.
Naukowcom udało się reaktywować maszynerię komórkową bakterii z rodzaju Mycoplasma. Dokonali tego po całkowitym zablokowaniu ich oryginalnego DNA. To absolutny przełom w biologii syntetycznej, który upraszcza tworzenie organizmów „na zamówienie”.
Jak stworzono genetycznie „głuche” naczynie?
Aby eksperyment się udał, badacze potrzebowali biologicznego „naczynia” – komórki idealnej strukturalnie, ale martwej genetycznie. Zamiast mozolnego usuwania genów, zespół wykorzystał Mitomycynę C (MMC). To silny lek stosowany w chemioterapii, który dosłownie „skleja” nici DNA, uniemożliwiając ich odczyt.
Mówiąc najprościej, komórka po takiej kuracji jest funkcjonalnie martwa:
- Jej centrum sterowania zostaje trwale zablokowane.
- Procesy replikacji i transkrypcji ustają.
- Jednak metabolizm i rybosomy (fabryki białek) pozostają nienaruszone.
- Komórka staje się czystym „chasis”, gotowym na przyjęcie nowego lokatora.
Metoda „Selection-Free”: Przejęcie kontroli totalnej
Wcześniejsze próby przeszczepów genomu wymagały stosowania antybiotyków, by wybić komórki, które nie przyjęły nowego DNA. Nowa metoda zaprezentowana przez zespół Ventera, opublikowana w Nature, zmienia zasady gry. Ponieważ stare DNA jest zablokowane, nowy, syntetyczny genom Mycoplasma mycoides nie ma żadnej konkurencji.
Bum. Po wprowadzeniu do komórki, syntetyczny kod jest natychmiast przechwytywany przez wolne rybosomy. Maszyneria zaczyna produkować białka według nowych instrukcji. W efekcie:
1. Komórka odzyskuje zdolność do podziału.
2. Zmienia swoją tożsamość biologiczną na gatunek dawcy.
3. Skuteczność procesu sięga niemal 100 procent.
4. Nowy organizm zaczyna tworzyć nową linię życia, korzystając z „ciała” swojego poprzednika.
Gdzie leżą granice biologicznego resetu?
Choć metafora komputera brzmi kusząco, musimy zachować chłodny realizm. Eksperyment udał się na mikroorganizmach z grupy Mollicutes, które są niezwykle proste i nie posiadają ścian komórkowych. Mówiąc brutalnie szczerze: nie jesteśmy jeszcze w stanie „wskrzesić” w ten sposób komórek ludzkich.
Nasze komórki (eukariotyczne) są zbyt skomplikowane. Posiadają jądra, systemy epigenetyczne i przedziały, których nie da się zresetować jednym zastrzykiem z DNA. Mimo to, sukces Ventera to dowód na to, że życie to przede wszystkim informacja, którą możemy zarządzać jak inżynierowie. To otwiera drogę do fabrykowania komórek produkujących leki lub oczyszczających oceany z niespotykaną dotąd precyzją.
