AMERIČKI stručnjaci za sintetičku biologiju objavili su da su izveli dosad najopsežniju izmjenu gena nekog organizma, što je važan korak prema stvaranju umjetnog života koji bi se u budućnosti mogao koristiti za razne svrhe, osobito za istraživanja i za proizvodnju važnih kemikalija, lijekova i drugih supstanci koje se ne mogu jednostavno industrijski sintetizirati, ali i za stvaranje stoke i organa za transplantaciju otpornih na viruse.
Prema radu objavljenom u časopisu Science, tim naučnika prenamijenio je 3,8 posto baznih parova bakterije Escherichia coli. Drugim riječima naučnici su uspjeli zamijeniti 7 od ukupno 64 genska kodona – sekvence koje kodiraju, odnosno programiraju slijed spajanja aminokiselina u proteinima – s drugima koji kodiraju za iste aminokiseline.
Na taj način došli su na korak do hakiranja same mašinerije života. Za sada još nisu sastavili i ubacili novi genom u bakteriju, međutim, procjenjuju da bi im to trebalo poći za rukom u narednih nekoliko mjeseci ili najduže kroz koju godinu. E.coli s izmijenjenim genomom trebala bi u budućnosti postati novom „radnom snagom“ u laboratorijskim istraživanjima i u novoj biotehnološkoj industriji.
Još do nedavno činilo se da je praktički nemoguće napraviti čak 62.000 izmjena na genomu, koliko je ukupno učinjeno u novom istraživanju. Kada američki tim dovrši cijeli posao, bit će to najveći i najsloženiji pothvat ikada napravljen u genetičkom inženjeringu.
Kako je izmijenjen kod života?
U istraživanju, koje se provodi u laboratoriju jednog od pionira sintetičke biologije Georgea Churcha na Sveučilištu Harvard, iskorištena je činjenica da DNA s nekoliko različitih kodona kodira istu aminokiselinu. Stanice, kada stvaraju proteine nužne za život, čitaju zapise u DNA koji su sastavljeni od četiri baze predstavljene sa četiri slova – adenin (A), gvanin (G), citozin (C) i timin (T). Ove dušične baze prepisuju se s DNA na glasničku RNA u trojkama (tripletima) koji se nazivaju kodonima i predstavljaju osnovnu jedinicu genske upute, odnosno koda. Genska uputa čita se na ribosomima, organelama u stanicama, koji informacije pretvaraju u bjelančevine.
Church i njegovi kolege iskoristili su tzv. redundancije u genetičkom kodu. To znači da su primjerice kodon CCC zamijenili sa CCG u svakom genu, a da time nisu našteti stanicama jer i jedan i drugi mogu kodirati iste aminokiseline. U sljedećem koraku su gen koji kodira CCC mogli u potpunosti ukloniti čime su značajno skratili kod života. Uklonjeni dijelovi mogu se potom umjetno sastavljati na drugačiji način tako da kodiraju stvaranje nekih korisnih supstanci i konačno se mogu usađivati nazad u DNA. Tako nastali organizam može obavljati neke funkcije koje bi im znanstvenici sami namijenili. Istovremeno u genoma bi se mogli promijenti oni dijelovi kojima se u svojoj replikaciji koriste virusi koji napadaju stanice. Na taj način oni bi postali nečitljivi i neupotrebljivi za viruse pa bi organizam postao otporan na njih. Naime, poznato je da se virusi ne mogu razmnožavati, odnosno da ne mogu stvarati vlastite proteine bez da uzurpiraju i koriste dijelove DNA svojeg domaćina.
U drugoj fazi svojeg istraživanja Church i njegovi kolege strojno su sintetizirali duge dijelove izmijenjenog genoma. Nakon toga su te dijelove ubacivali u E.coli jedan po jedan, pazeći pritom da niti jedna od napravljenih promjena ne ugrozi život bakterije. Do sada su testirali 63 posto izmijenjenih gena, a rezultati su pokazali da 91% promjena nije uzrokovao probleme.
Nova era, ali i nova opasnost
Church najavljuje da u konačnici namjerava stvoriti domaće životinje i matične stanice koje će biti otporne na sve viruse. Takve stanice mogle bi se koristiti za stvaranje cjepiva, ali i za proizvodnju otpornih organa za transplantacije.
Američki znanstvenik kaže da je teško stvoriti ljude koji će biti potpuno otporni na sve viruse. No smatra da bi se mogli stvarati barem rezistentni organi i tkiva. Ako mu to uistinu pođe za rukom, bit će to početak novog doba u medicini.
Nova era, ali i nova opasnost
Nova studija, prema samim autorima, predstavlja veliki korak prema novoj eri bioinženjeringa, no ona istovremeno otvara ozbiljna sigurnosna pitanja.
Naime, naučnici moraju naći rješenja kojima će spriječiti da bakterije otporne na viruse pobjegnu u okoliš i u njemu uzrokuju havariju – primjerice da počnu razmjenjivati svoje otporne gene s drugim bakterijama.
Tim zapravo ima načelno rješenje – umjetne bakterije mogu se dizajnirati tako da se mogu hraniti isključivo umjetnim tvarima kakvih nema u prirodi, kakve će se proizvoditi isključivo u laboratorijima. To je nešto nalik na ideju predstavljenu u SF-u Jurski park u kojem su dinosaurusi ovisili o hrani koju su mogli dobiti isključivo od ljudi.
Izvor: Index. hr