11.8М
Биоинженерия: ученые создали с нуля первую синтетическую клетку с полным жизненным циклом. Где-то злобно завыли иерархи мировых религиозных фэнтези
Граница между живыми и неживыми организмами размыта.
Впервые в истории группа ученых смогла создать с нуля полностью синтетическую клетку, способную пройти полный жизненный цикл.
Этот искусственный организм, разработанный из неживых химических компонентов, представляет собой одну из величайших вех в современной биоинженерии.
Проект, получивший название SpudCell, возглавляли доценты Кейт Адамала и Аарон Энгельхарт из Колледжа биологических наук Университета Миннесоты.
В отличие от предыдущих экспериментов, которые воспроизводили в лаборатории лишь отдельные функции, эта модель способна питаться, расти, реплицировать свой геном и автономно делиться.
«Это, пожалуй, самый захватывающий проект, над которым я когда-либо работал», — сказал Адамала.
«Мы воспроизвели в химии то, что ранее было возможно только в биологии: полный спектр клеточного поведения. Это показывает, что для самых фундаментальных функций жизни, таких как рост и размножение, не нужна какая-то таинственная волшебная искра».
Расширяя границы молекулярной генетики
Одна из самых больших неожиданностей SpudCell заключается в его генетической структуре. В то время как человеческий геном содержит около 3 миллионов килобаз (кбп), биологи подсчитали, что теоретический минимум для функционирования живой клетки составляет 113 кбп.
SpudCell превзошел этот предел, имея геном всего в 90 кбп.
Более того, вместо одной хромосомы его ДНК разделена на семь отдельных плазмид, модульная структура, которая позволяет независимо программировать функции.
Этот организм также решает давнюю дилемму биоинженерии: деление клеток.
Естественные клетки делятся, используя для этого внутренний каркас, называемый цитоскелетом, — механизм, который чрезвычайно сложно воспроизвести искусственно.
SpudCell обходит это препятствие, используя белки, которые группируются на поверхности мембраны до тех пор, пока механическое давление не заставит её делиться самостоятельно.
В ходе экспериментов исследователи внесли генетическую модификацию для увеличения производства определенного белка. Результат оказался поразительным: модифицированные клетки росли быстрее и вытеснили исходную версию после пяти поколений, особенно в условиях недостатка питательных веществ.
Это продемонстрировало, что принципы эволюционного отбора и конкуренции прекрасно работают в искусственной химической системе.
От лаборатории к промышленной и медицинской революции
После публикации этой прорывной работы Адамала и его внешние партнеры запускают Biotic — научно-исследовательское учреждение, работающее на благо общества.
Цель — создание общей технической инфраструктуры с открытым исходным кодом, чтобы ученые со всего мира могли сотрудничать, не опасаясь, что частные патенты ограничат прогресс.
«Эта работа — только начало», — добавил Адамала.
«Чтобы в полной мере реализовать потенциал этой технологии, нам необходимы согласованные международные усилия. SpudCell — это основополагающая платформа, и мы хотим начать применять ее для решения серьезных задач».
Долгосрочный потенциал огромен.
В настоящее время производство лекарств и материалов зависит от манипулирования природными клетками или энергоемких промышленных химических процессов.
Клетки, созданные с нуля, могут преобразовать молекулярную медицину, позволяя создавать сверхточные лекарства, выращивать материалы при нормальных биологических температурах и открывая путь к полностью программируемой технологической платформе.
Да ладно 😦