SpudCell: Ένα συνθετικό κύτταρο που δημιουργήθηκε εξ ολοκλήρου στο εργαστήριο

Ένα νέο επίτευγμα στον τομέα της συνθετικής βιολογίας φέρνει τους επιστήμονες ένα βήμα πιο κοντά στην κατανόηση των θεμελιωδών μηχανισμών της ζωής. Ερευνητές του Πανεπιστημίου της Μινεσότα των ΗΠΑ δημιούργησαν το SpudCell, ένα συνθετικό κύτταρο που κατασκευάστηκε εξ ολοκλήρου στο εργαστήριο από μη ζωντανά χημικά συστατικά. Το SpudCell μπορεί να εκτελέσει τις περισσότερες από τις βασικές λειτουργίες ενός ζωντανού κυττάρου: να τρέφεται, να αναπτύσσεται, να αναπαράγεται και να μεταβιβάζει το γενετικό του υλικό στις επόμενες γενιές.

Αν και δεν είναι το πρώτο συνθετικό κύτταρο που δημιουργείται, είναι το πρώτο που ολοκληρώνει έναν πλήρη κύκλο ζωής- από τη δημιουργία του έως τη διαίρεσή του σε νέα κύτταρα.

Είναι τελικά ζωντανό;

Οι δημιουργοί του SpudCell δεν ισχυρίζονται ότι δημιούργησαν ζωή. Όπως επισημαίνουν, δεν υπάρχει ένας κοινά αποδεκτός επιστημονικός ορισμός για το τι ακριβώς σημαίνει «ζωή», αν και το σύστημά τους συμπεριφέρεται με τρόπο που θυμίζει έντονα τα ζωντανά κύτταρα.

«Το SpudCell επιδεικνύει συμπεριφορές που συνδέονται συνήθως με τους ζωντανούς οργανισμούς: τρέφεται, αναπτύσσεται, αντιγράφει το γονιδίωμά του, διαιρείται και υπόκειται σε φυσική επιλογή. Ωστόσο, είναι πολύ απλούστερο από οποιοδήποτε φυσικό κύτταρο και έχει δημιουργηθεί εξ ολοκλήρου στο εργαστήριο», ανέφεραν οι ερευνητές.

Σε αντίθεση με τα φυσικά κύτταρα, το SpudCell δεν είναι αυτάρκες. Δεν είναι σε θέση να παράγει τα δικά του ριβοσώματα- τα κυτταρικά «εργοστάσια» που παράγουν πρωτεΐνες. Για τον λόγο αυτό, οι επιστήμονες πρέπει να του παρέχουν πρωτεΐνες και ένζυμα, ενώ κάθε γενεαλογική του σειρά μπορεί να επιβιώσει μόνο για πέντε έως δέκα γενιές.

Το SpudCell διαθέτει γονιδίωμα μόλις 90.000 ζευγών βάσεων, έναντι περίπου 3 δισεκατομμυρίων που διαθέτει το ανθρώπινο γονιδίωμα. Επιπλέον, το γενετικό του υλικό κατανέμεται σε επτά διαφορετικά μόρια DNA αντί για ένα ενιαίο χρωμόσωμα, γεγονός που σημαίνει ότι δεν μεταβιβάζεται πάντα πλήρως στις επόμενες γενιές.

Γιατί δημιουργήθηκε;

Παρότι το SpudCell αποτελεί νέο επίτευγμα, βασίζεται σε δεκαετίες ερευνών πάνω στα λεγόμενα «ελάχιστα κύτταρα» (minimal cells). Πρόκειται για συνθετικά κύτταρα που διαθέτουν μόνο τα απολύτως απαραίτητα γενετικά και δομικά στοιχεία ώστε να εκτελούν τις βασικές λειτουργίες της ζωής.

Μελετώντας τέτοιου είδους κύτταρα, οι επιστήμονες μπορούν να κατανοήσουν καλύτερα ποια συστατικά είναι πραγματικά αναγκαία για τη δημιουργία ζωής. Οι γνώσεις αυτές θα μπορούσαν να συμβάλουν στην ανάπτυξη νέων ιατρικών θεραπειών, στην εξερεύνηση του Διαστήματος και σε πολλούς ακόμη επιστημονικούς τομείς.

Πώς φτάσαμε στο SpudCell

Οι προσπάθειες δημιουργίας τεχνητών κυττάρων ξεκινούν εδώ και περισσότερο από έναν αιώνα. Το πρώτο τεχνητό «κύτταρο» κατασκευάστηκε το 1957 από τον Καναδό φυσικό και εφευρέτη Τόμας Μινγκ Σούι Τσανγκ. Αν και δεν λειτουργούσε όπως ένα φυσικό κύτταρο, άνοιξε τον δρόμο για σημαντικές εφαρμογές στην ιατρική, όπως τεχνολογίες μεταφοράς βιολογικών υλικών για τη θεραπεία οργανικής ανεπάρκειας και δηλητηριάσεων.

Το 2010, ερευνητές του Ινστιτούτου J. Craig Venter δημιούργησαν τα πρώτα «ελάχιστα κύτταρα», βασισμένα σε φυσικά κύτταρα από τα οποία είχαν αφαιρεθεί περιττά γονίδια, Αυτα τα κύτταρα διέθεταν συνθετικό γονιδίωμα και μπορούσαν να διαιρούνται αυτόνομα. Σύμφωνα με τον επικεφαλής των σχετικών ερευνών στο Ινστιτούτο, Τζον Γκλας, το SpudCell αποτελεί το πιο κοντινό σε ζωντανό κύτταρο συνθετικό σύστημα που έχει δημιουργηθεί μέχρι σήμερα από το μηδέν.

Ποια είναι τα επόμενα βήματα;

Οι επιστήμονες θεωρούν ότι το SpudCell αποτελεί σημαντικό ορόσημο, όμως αναγνωρίζουν ότι απαιτείται ακόμη πολλή δουλειά. Στόχος των ερευνητών είναι να αναπτύξουν τις απαραίτητες γενετικές οδηγίες ώστε το συνθετικό κύτταρο να μπορεί να παράγει τα δικά του ριβοσώματα, χωρίς να χρειάζεται να τα δανείζεται από ζωντανά κύτταρα. Παράλληλα, επιδιώκουν να βελτιώσουν τη μεταβίβαση γενετικών πληροφοριών στις μελλοντικές γενιές, μειώνοντας την εξάρτησή του από την πλούσια σε ένζυμα «τροφή» που του παρέχουν οι ερευνητές.

Υπάρχουν κίνδυνοι;

Η δημιουργία συνθετικών κυττάρων αναζωπυρώνει τις συζητήσεις γύρω από τη βιοηθική και τη βιοασφάλεια. Ωστόσο, οι ειδικοί σε θέματα βιοασφάλειας υποστηρίζουν ότι το SpudCell και παρόμοια έργα δεν αποτελούν άμεση απειλή.

Η διευθύντρια προγραμμάτων ασφαλείας της Κοινοπραξίας Έρευνας Μηχανικής Βιολογίας, Μπέκι Μάκελπρανγκ, δήλωσε ότι το SpudCell αποτελεί μια σημαντική απόδειξη της δυνατότητας της τεχνολογίας, αλλά απέχει ακόμη πολύ από το να μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε για ωφέλιμους είτε για κακόβουλους σκοπούς, καθώς απαιτείται σημαντική περαιτέρω έρευνα.

Πηγή: New York Times