Επιστήμονες ανακοίνωσαν ότι δημιούργησαν για πρώτη φορά ένα κύτταρο από το μηδέν, το οποίο μπορεί να τρέφεται, να αναπτύσσεται και να αναπαράγεται όπως ένα φυσικό κύτταρο. Το επίτευγμα αυτό θα μπορούσε να ανοίξει τον δρόμο για τη δημιουργία συνθετικών οργανισμών που θα σχεδιάζονται για συγκεκριμένες αποστολές και θα λειτουργούν ως ζωντανές βιολογικές μηχανές.
Η Κέιτ Ανταμάλα, καθηγήτρια συνθετικής βιολογίας στο Πανεπιστήμιο της Μινεσότα, και η ερευνητική της ομάδα κατασκεύασαν το κύτταρο βήμα προς βήμα, χρησιμοποιώντας μη ζωντανά χημικά συστατικά. Το δημιούργημα αποτελεί προς το παρόν ένα περιορισμένων δυνατοτήτων και εύθραυστο πρωτότυπο, ωστόσο θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα την προέλευση της ζωής και, μελλοντικά, να προγραμματιστεί ώστε να συμβάλει στην αντιμετώπιση ορισμένων από τα σημαντικότερα βιολογικά προβλήματα του πλανήτη.
Το κύτταρο δεν ανήκει σε κάποιο συγκεκριμένο είδος – δεν είναι ούτε φυτικό ούτε ζωικό – αλλά μοιάζει περισσότερο με ένα απλό βακτήριο.
«Γνωρίζω ολόκληρη τη λίστα των συστατικών του κυττάρου. Ξέρω ακριβώς ποιες χημικές ουσίες και ποια μόρια περιέχει, καθώς και τις συγκεντρώσεις τους», δήλωσε η Ανταμάλα. «Είναι πλήρως καθορισμένο, κάτι που σημαίνει ότι μπορούμε να το τροποποιήσουμε.»
Εδώ και δεκαετίες οι επιστήμονες τροποποιούν γενετικά φυσικά κύτταρα για την αντιμετώπιση προβλημάτων που αφορούν τον άνθρωπο. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η εισαγωγή ανθρώπινων γονιδίων της ινσουλίνης στο βακτήριο E. coli, ώστε να παράγεται ινσουλίνη για τη θεραπεία του διαβήτη.
Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι τα συνθετικά κύτταρα αποτελούν το επόμενο μεγάλο βήμα της βιοτεχνολογίας, καθώς θα μπορούσαν να οδηγήσουν στην ανάπτυξη νέων θεραπειών για τον καρκίνο, αλλά και σε καινοτόμους τρόπους δέσμευσης του διοξειδίου του άνθρακα ή παραγωγής χημικών ουσιών.
Τα κύτταρα αποτελούν τα θεμελιώδη δομικά στοιχεία της ζωής, όμως απέχουν πολύ από το να είναι απλά. Το ανθρώπινο σώμα περιέχει περίπου 37 τρισεκατομμύρια κύτταρα, αριθμό μεγαλύτερο από εκείνον των άστρων που είναι ορατά στον ουρανό, ενώ οι επιστήμονες εξακολουθούν να μην γνωρίζουν με ακρίβεια πώς λειτουργεί κάθε διαφορετικός τύπος κυττάρου ή ποια ακριβώς είναι η σύστασή του.
Το συνθετικό κύτταρο που δημιούργησαν η Ανταμάλα και οι συνεργάτες της δεν αποτελεί «ζωή που δημιουργήθηκε στο εργαστήριο», αλλά «ένα πραγματικό ορόσημο στην πορεία προς την απάντηση αυτού του ερωτήματος», δήλωσε ο Γιούβαλ Ελάνι, αναπληρωτής καθηγητής Βιοχημικών Τεχνολογιών στο Imperial College του Λονδίνου, ο οποίος δεν συμμετείχε στην έρευνα.
«Η δημιουργία ενός κυττάρου από το μηδέν σημαίνει ότι δεν είσαι πλέον δεσμευμένος από τους περιορισμούς και το εξελικτικό “φορτίο” της φυσικής βιολογίας. Ανοίγει τη δυνατότητα να σχεδιάζεις συστήματα και να τα προγραμματίζεις ώστε να κάνουν πράγματα που τα ζωντανά κύτταρα είτε δυσκολεύονται να κάνουν είτε δεν μπορούν να κάνουν καθόλου», ανέφερε ο Ελάνι.
«Κατά τη γνώμη μου, πρόκειται για μια πραγματική πρόοδο στη μακροχρόνια προσπάθεια να απαντηθεί το ερώτημα αν η χημεία μπορεί να οργανωθεί με τόσο πειστικό τρόπο ώστε να αρχίσουμε να την αποκαλούμε ζωή.»
Το πεδίο της συνθετικής βιολογίας είναι διακριτό από την έρευνα στα βλαστοκύτταρα, στην οποία οι επιστήμονες επαναπρογραμματίζουν και τροποποιούν ήδη υπάρχοντα κύτταρα που προέρχονται από βιολογικούς ιστούς.
«Ένας απίστευτα αδύναμος οργανισμός»
Η Ανταμάλα ονόμασε το δημιούργημά της «SpudCell», εν μέρει ως αστείο, επειδή δεν ήθελε να πάρει το όνομά της. Η ονομασία αποτελεί επίσης λογοπαίγνιο με τον Sputnik, τον σοβιετικό δορυφόρο που εγκαινίασε την εποχή της διαστημικής εξερεύνησης τη δεκαετία του 1950.
«Ελπίζουμε ότι βρισκόμαστε πραγματικά στην αρχή της εποχής της βιοοικονομίας, μιας τεχνολογίας που θα επιτρέψει στους ανθρώπους να σχεδιάζουν και να τροποποιούν τη βιολογία», δήλωσε η Ανταμάλα.
Την Τετάρτη, η ίδια και οι συνεργάτες της δημοσιοποίησαν την επιστημονική εργασία που περιγράφει τον τρόπο λειτουργίας του SpudCell, αν και η έρευνα δεν έχει ακόμη δημοσιευθεί σε επιστημονικό περιοδικό με αξιολόγηση από ομότιμους (peer review). Η Ανταμάλα δήλωσε ότι η μελέτη θα υποβληθεί προς δημοσίευση εντός της εβδομάδας.
Μαζί με τους επιστήμονες Ντρου Έντι και Γιαν Γεντρίσεκ, καθώς και τον επιχειρηματία βιοτεχνολογίας Κρις Ράτζιο, ίδρυσε τον οργανισμό κοινωφελούς χαρακτήρα Biotic, με στόχο να προωθήσει την εξέλιξη του συνθετικού κυττάρου, καθιστώντας το διαθέσιμο και σε άλλους ερευνητές.
Σύμφωνα με την Ανταμάλα, το SpudCell, που αποτελείται από 150 έως 200 μόρια, μπορεί να τρέφεται, να αναπτύσσεται και να αναπαράγεται για περίπου πέντε γενιές. Ωστόσο, είναι πολύ λιγότερο πολύπλοκο από ένα φυσικό βιολογικό κύτταρο, το οποίο περιέχει εκατομμύρια ή ακόμη και δισεκατομμύρια μόρια.
Η Ανταμάλα περιέγραψε το SpudCell ως «έναν απίστευτα αδύναμο οργανισμό, που προς το παρόν ουσιαστικά δεν κάνει τίποτε άλλο πέρα από το να τρέφεται και περιστασιακά να δημιουργεί ένα θυγατρικό κύτταρο».
Κάθε γενιά χρειάζεται τροφοδοσία και περίπου 12 ώρες για να αναπαραχθεί σε θερμοκρασία 30 βαθμών Κελσίου. Συγκριτικά, το βακτήριο E. coli διαιρείται περίπου κάθε 30 λεπτά.
Το γονιδίωμα του συνθετικού κυττάρου είναι πολύ μικρότερο από εκείνο ενός φυσικού κυττάρου, καθώς αποτελείται από περίπου 90.000 ζεύγη βάσεων, έναντι 4,6 εκατομμυρίων στο βακτήριο E. coli.
Αν και το SpudCell μπορεί να αναπαράγεται όπως ένα φυσικό κύτταρο, χρησιμοποιεί διαφορετικό μηχανισμό. Τα φυσικά κύτταρα βασίζονται στον κυτταροσκελετό, το δομικό τους πλαίσιο, το οποίο το συνθετικό κύτταρο δεν διαθέτει. Αντί γι’ αυτό, παράγει πρωτεΐνες που συσσωρεύονται στη μεμβράνη του, ασκώντας πίεση μέχρι αυτή να διαχωριστεί και να δημιουργηθεί νέο κύτταρο.
Το SpudCell δεν μπορεί επίσης να παράγει τα δικά του ριβοσώματα, τα βασικά κυτταρικά «εργοστάσια» που συνθέτουν πρωτεΐνες. Αντ’ αυτού, χρησιμοποιεί ριβοσώματα από το E. coli, τα οποία του παρέχονται μέσω της τροφοδοσίας.
«Είναι μόνο η αρχή», δήλωσε η Ανταμάλα. «Αποτελεί μια πλατφόρμα πάνω στην οποία ελπίζουμε να συνεχίσουμε να χτίζουμε. Και αυτό είναι σημαντικό, γιατί πλέον έχουμε μια αρκετά σαφή εικόνα για το πώς μπορούμε να την εξελίξουμε.»
Ο Ελάνι δήλωσε ότι το συνθετικό κύτταρο δεν μιμείται ακριβώς ένα φυσικό κύτταρο, ωστόσο αυτό δεν αποτελεί απαραίτητα μειονέκτημα.
«Ορισμένες από αυτές τις συμπεριφορές που μοιάζουν με εκείνες της ζωής επιτυγχάνονται με μηχανισμούς αρκετά διαφορετικούς από αυτούς που χρησιμοποιεί η βιολογία», ανέφερε. «Αυτό έχει σημασία, γιατί η συνθετική βιολογία δεν αποσκοπεί πάντα στη μίμηση της φύσης. Ορισμένες φορές μας επιτρέπει να κάνουμε τα πράγματα με διαφορετικό τρόπο και να βρίσκουμε συντομότερους δρόμους.»
Και άλλοι επιστήμονες που δεν συμμετείχαν στην έρευνα χαρακτήρισαν το επίτευγμα σημαντική πρόοδο.
Η Ελίζαμπεθ Στριχάλσκι, επικεφαλής ερευνητικής ομάδας στο Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας (NIST) των ΗΠΑ, δήλωσε ότι το SpudCell βρίσκεται «στο όριο ανάμεσα σε ένα σύνολο χημικών ουσιών και ένα φυσικό κύτταρο που έχει εξελιχθεί στη φύση».
Η ίδια χαρακτήρισε την έρευνα «σημαντική και εντυπωσιακή», εκτιμώντας ότι θα αποδειχθεί «εξαιρετικά χρήσιμη».
Ο Τομ Έλις, καθηγητής Μηχανικής Συνθετικών Γονιδιωμάτων στο Imperial College του Λονδίνου, χαρακτήρισε το συνθετικό κύτταρο «ίσως τη μεγαλύτερη πρόοδο των τελευταίων ετών στον τομέα των συνθετικών κυττάρων».
Από την πλευρά του, ο Τσενλί Λιου, διακεκριμένος καθηγητής στα Ινστιτούτα Προηγμένης Τεχνολογίας της Σενζέν και ιδρυτικός διευθυντής του Κρατικού Εργαστηρίου Ποσοτικής Συνθετικής Βιολογίας της Κίνας, δήλωσε ότι η έρευνα στα συνθετικά κύτταρα αποτελεί έναν συναρπαστικό και ταχέως εξελισσόμενο επιστημονικό τομέα.
Ωστόσο, υπογράμμισε ότι δεν είναι δυνατόν να γίνει ουσιαστική αξιολόγηση της συγκεκριμένης εργασίας πριν δημοσιευθεί σε επιστημονικό περιοδικό και υποβληθεί στη διαδικασία αξιολόγησης από ομότιμους (peer review).
Είναι ζωή;
Ένα από τα σημαντικότερα επιτεύγματα της έρευνας, σύμφωνα με τους επιστήμονες, είναι ότι απέδειξαν πως τα συνθετικά κύτταρα υπόκεινται στις δυνάμεις της φυσικής επιλογής, δηλαδή στη διαδικασία μέσω της οποίας ορισμένα χαρακτηριστικά γίνονται περισσότερο ή λιγότερο συχνά με την πάροδο του χρόνου.
Όταν οι ερευνητές εισήγαγαν μια γενετική τροποποίηση που αύξανε την παραγωγή μιας πρωτεΐνης ανάπτυξης, τα κύτταρα που την έφεραν αναπτύσσονταν και διαιρούνταν ταχύτερα.
Ωστόσο, επειδή η συγκεκριμένη αλλαγή εισήχθη τεχνητά από τους ίδιους τους ερευνητές και δεν προέκυψε ως αυθόρμητη γενετική μετάλλαξη, δεν μπορεί να ειπωθεί ότι το SpudCell «εξελίσσεται» με τη βιολογική έννοια του όρου.
Ο Ντρου Έντι, αναπληρωτής καθηγητής Βιομηχανικής στο Πανεπιστήμιο Στάνφορντ, εκτίμησε ότι το SpudCell δεν μπορεί ακόμη να θεωρηθεί ζωή. Ο Έντι δεν συμμετείχε στην έρευνα της Ανταμάλα, είναι όμως συνιδρυτής του οργανισμού Biotic.
«Δεν κατανοούμε πλήρως τη ζωή, κάθε άλλο. Δεν διαθέτουμε μια παντοδύναμη ικανότητα να χειριζόμαστε την ύλη και να δημιουργούμε ό,τι θέλουμε. Θα έλεγα ότι η Κέιτ κατασκεύασε ένα κύτταρο. Δεν πιστεύω ότι δημιούργησε ζωή», δήλωσε.
Όπως πρόσθεσε, παρότι οι φυσικοί εξακολουθούν να μην κατανοούν πλήρως τα μυστήρια της βαρύτητας, οι μηχανικοί μπορούν παρ’ όλα αυτά να κατασκευάζουν γέφυρες.
Σύμφωνα με τον Έντι, στη σημερινή του μορφή το SpudCell δεν ενέχει κινδύνους βιοασφάλειας και δεν θα μπορούσε, για παράδειγμα, να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή βιολογικού όπλου.
«Μπορεί να διαιρεθεί μόνο εφόσον του παρέχονται όλα τα απαραίτητα συστατικά, συμπεριλαμβανομένων των ριβοσωμάτων. Δεν έχει καμία δυνατότητα να αναπαραχθεί μόνο του εκτός αυτού του περιβάλλοντος», πρόσθεσε.
«Ωστόσο, υπόσχεται ένα μέλλον στο οποίο περισσότεροι άνθρωποι θα μπορούν να κατασκευάζουν κύτταρα; Ναι. Υπάρχουν πιθανοί κίνδυνοι για την ασφάλεια και τη βιοασφάλεια από μια τέτοια δυνατότητα; Ναι. Πρέπει να τους διαχειριστούμε σωστά; Επίσης ναι», δήλωσε.
Η Ανταμάλα και ο Έντι επισήμαναν ότι, επειδή το SpudCell κατασκευάζεται από το μηδέν, θα είναι δυνατό να ενσωματωθούν στο γονιδίωμά του δικλείδες ασφαλείας και μηχανισμοί προστασίας (fail-safes), ώστε να αποτρέπεται οποιοσδήποτε κίνδυνος σε περίπτωση που το κύτταρο απελευθερωθεί στο περιβάλλον.
Παράλληλα, τόνισαν ότι όσοι θα επιδίωκαν να δημιουργήσουν έναν παθογόνο οργανισμό έχουν ήδη πολύ ευκολότερους τρόπους να το κάνουν.
Επιστήμονες έχουν επίσης προειδοποιήσει για το ενδεχόμενο δημιουργίας των λεγόμενων «κατοπτρικών βακτηρίων» (mirror bacteria), δηλαδή συνθετικών οργανισμών στους οποίους η μοριακή δομή της ζωής θα είναι αντιστραμμένη σε σχέση με εκείνη που συναντάται στη φύση. Σε ένα τέτοιο «κατοπτρικό» κύτταρο, τα φυσικά μόρια θα αντικαθίστανται από τις κατοπτρικές εκδοχές τους, γεγονός που θα μπορούσε να εγκυμονεί κινδύνους για ανθρώπους, ζώα και φυτά, λόγω πιθανής έκθεσης σε επικίνδυνους παθογόνους οργανισμούς.
Μέσω του οργανισμού Biotic, ο οποίος θα παραχωρεί άδειες χρήσης της βασικής τεχνολογίας, ο Έντι και η Ανταμάλα δήλωσαν ότι φιλοδοξούν το SpudCell να εξελιχθεί σε ένα κοινό, παγκόσμιο πρότυπο για τη συνθετική κυτταρική βιολογία, λειτουργώντας όπως ένα λογισμικό ανοιχτού κώδικα, αντίστοιχο με το Linux.
Η Λόρι Ζόλοθ, καθηγήτρια Θρησκείας και Ηθικής στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο, δήλωσε ότι η ίδρυση του οργανισμού Biotic θα μπορούσε να συμβάλει στην αντιμετώπιση ορισμένων από τα ηθικά ζητήματα που προκύπτουν με την εισαγωγή μιας νέας τεχνολογίας: Ποιον θα ωφελεί; Ποιος θα αποφασίζει πώς θα χρησιμοποιείται; Ποιος θα θέτει τα απαραίτητα όρια και τις δικλείδες ασφαλείας;
Η Ανταμάλα δήλωσε ότι στόχος είναι η βασική τεχνολογία του SpudCell να παραμείνει ανοιχτά διαθέσιμη σε όποιον επιθυμεί να εργαστεί πάνω σε αυτήν. Όπως εξήγησε, πανεπιστήμια και μη κερδοσκοπικοί οργανισμοί θα μπορούν να τη χρησιμοποιούν δωρεάν, ενώ για την εμπορική αξιοποίησή της θα απαιτείται άδεια χρήσης έναντι τέλους.
«Προς το παρόν, το SpudCell δεν μπορεί να παράγει κάτι πραγματικά χρήσιμο· δεν είναι ακόμη αρκετά αποδοτικό», δήλωσε.
«Αυτό που με ενθουσιάζει είναι ότι συγκεντρώνουμε τη διεθνή επιστημονική κοινότητα, ώστε να επιταχύνουμε την εξέλιξή του και να το καταστήσουμε πραγματικά χρήσιμο.»
Πηγή: skai.gr
Διαβάστε τις Ειδήσεις σήμερα και ενημερωθείτε για τα πρόσφατα νέα.
Ακολουθήστε το differentnews.gr στο Google News και μάθετε πρώτοι όλες τις ειδήσεις.
Πηγή: www.skai.gr
