Półsyntetyczna forma życia teraz w pełni uzbrojona i operacyjna

dr William B. Kiosses, The Scripps Research Institute

Każda żywa istota na Ziemi przechowuje instrukcje życia w postaci DNA, wykorzystując cztery podstawy genetyczne A, G, C i T.

To znaczy wszyscy oprócz jednego.

W laboratorium Floyda Romesberga w San Diego — i w założonym przez niego startupie — hodować bakterie o rozszerzonym kodzie genetycznym. Mają jeszcze dwie litery, nienaturalną parę, którą nazywa X i Y.

Romesberg, kierownik laboratorium w Scripps Research Institute, jako pierwszy zmienił geny bakterii E coli do przechowywania nowych składników DNA w 2014 roku. Teraz po raz pierwszy zarazki wykorzystują swój rozszerzony kod do produkcji białek o równie niezwykłych składnikach.

Chcieliśmy udowodnić, że na każdym etapie przechowywania i wyszukiwania informacji może pośredniczyć nienaturalna para zasad, mówi. To już nie jest ciekawostka.

Bakteria nazywana jest organizmem półsyntetycznym, ponieważ chociaż zawiera rozszerzony alfabet, reszta komórki nie uległa zmianie. Mimo to Peter Carr, inżynier biologii z Lincoln Laboratory w MIT, mówi, że sugeruje to, że naukowcy dopiero zaczynają się uczyć, jak dalece można przeprojektować życie, co jest koncepcją znaną jako biologia syntetyczna.

Nie wiemy, jakie są ostateczne ograniczenia naszej zdolności do projektowania żywych systemów, a ten artykuł pokazuje, że nie jesteśmy ograniczeni do czterech zasad, mówi. Myślę, że to imponujące.

Ludzkość była rozczarowana poszukiwaniem życia na Marsie lub Jowiszu. Jednak obce zarazki rosnące w San Diego już sugerują, że nasza biologia Ziemi nie jest jedyną możliwą. Sugeruje to, że gdyby życie wyewoluowało gdzie indziej, mogło to zrobić przy użyciu bardzo różnych cząsteczek lub różnych sił, mówi Romesberg. Życie, jakie znamy, może nie być jedynym rozwiązaniem i może nie być najlepszym.

Wysiłki Romesberga mające na celu złożenie genetycznego jaja kukułki w bakteriach rozpoczęły się 15 lat temu. Po stworzeniu kandydującej pary nowych liter genetycznych, pierwszym krokiem było dodanie ich do genomu bakterii i pokazanie, że może je wykorzystać do przechowywania informacji. To znaczy, czy organizm mógłby wytrzymać nienaturalne DNA, a także wiernie je kopiować tak, jak jest podzielony?

Jego laboratorium pokazało w 2014 roku, że odpowiedź brzmi: tak. Ale wczesne wersje bakterii nie były zbyt zdrowe. Umarli lub pozbyli się dodatkowych liter w swoim DNA, które są przechowywane w minichromosomie zwanym plazmidem. Według słów Romesberga, jego twórczości brakowało męstwa prawdziwego życia.

Do tego roku zespół opracował bardziej stabilną bakterię. Ale nie wystarczyło wyposażyć zarodek w częściowo obcy kod – musiał użyć tego kodu, aby wytworzyć częściowo obce białko. To właśnie zespół Romesberga relacjonuje dziś w dzienniku Natura , mówi, że się udało.

Korzystając z dodatkowych liter, poinstruowali bakterie, aby wyprodukowały świecące, zielone białko, które zawiera pojedynczy nienaturalny aminokwas. Przechowywaliśmy informacje, a teraz je odzyskaliśmy. Następną rzeczą jest użycie go. Zamierzamy robić rzeczy, których nikt inny nie potrafi, mówi Romesberg.

Praktyczną korzyścią dla organizmu z większym alfabetem genetycznym jest to, że ma on większy zasób słownictwa — potrafi składać białka ze składnikami normalnie nie występującymi w przyrodzie. To może rozwiązać pewne trudne problemy w chemii medycznej, która polega na kształtowaniu cząsteczek, aby robiły dokładnie to, co jest pożądane w ciele, i nic, co nie jest.

Realizując takie cele, założył startup Romesberg o nazwie Synthorx. Do tej pory zebrała 16 milionów dolarów i ma nadzieję, że przekształci naukę w nowe leki. Jeden z projektów ma na celu stworzenie nowej wersji interleukiny-2, leku przeciwnowotworowego z pewnymi nieprzyjemnymi skutkami ubocznymi. Może półsyntetyczne zarazki mogą to naprawić, zamieniając niektóre niezwykłe komponenty w kluczowych punktach. Ta firma musi opuścić laboratorium i udać się do kliniki, mówi jej nowo zatrudniona dyrektor generalna, Laura Shawver.

Carr mówi, że rozszerzony kod genetyczny może mieć implikacje wykraczające poza zapewnienie skrótu do programowania nowych właściwości białek. Uważa również, że nowe listy mogą służyć do ukrywania informacji w sposób, którego inni biolodzy nie mogli łatwo dostrzec. Może to być przydatne w ukryciu własności intelektualnej lub, być może, w ukryciu broni biologicznej.

ukryć