Человек создал первую синтетическую живую клетку! По крайней мере, об этом в своей статье заявляет коллектив ученых, работающих в Америке. Я уже не раз писал о различных генетических изысканиях: геномы человека, геномы бактерий... Если ученые научились читать генетические последовательности, то почему бы не попробовать, используя расшифровку генома, собрать его вручную. Идея логичная, заманчивая, но очевидно трудно реализуемая.
Теоретически, сборка синтетического генома - относительная простая задача. Правда, не будем забывать, что геном в клетках — это не какая-то абстрактная последовательность буковок, а буковки, упакованные в виде хромосом. Но даже конструкция хромосомы — задача более «простая», чем имплантация такой хромосомы в живую клетку. Для того, чтобы говорить о синтетической жизни, нужно, как минимум, изъять из клетки натуральную хромосому, поместить туда синтетическую и добиться того, чтобы клетка жила и делилась. Wow! На картинке: колония клеток с синтетическим геномом.
Итак, на что потратили 40 миллионов долларов и 10 лет работы ученые из J. Craig Venter Institute. В 1995 году они расшифровали последовательность самого короткого генома среди свободно живущих организмов — всего лишь 600 тысяч буковок. Это геном бактерии Mycoplasma genitalium (микоплазма генитальная). Я думаю, Ольга Дарсавелидзе может рассказать о вреде «твари» с самым коротким геномом в мире.
Итак, в геноме микоплазмы всего 500 генов. При этом около 100 генов можно удалить из генома без существенных последствий для жизнедеятельности клеток. Примерно 8 лет ушло на то, чтобы определить, какие из генов можно удалять из генома. Цель этих исследований была простая — получить минимальный геном, который способен обеспечивать функционирование живой клетки.
После этого начались работы по сборке искусственной хромосомы. Хромосома у бактерий существенно проще, чем у многоклеточных организмов. Это просто большая молекула ДНК, замкнутая в кольцо — нуклеоид. Параллельно разрабатывались методики по пересадке хромосом от одной клетки к другой. К 2008 году коллектив научился и пересаживать хромосомы от одних живых клеток бактерий в другие, и конструировать искусственные нуклеоиды.
Дальше нужно совместить два этих шага. Просто? Оказывается, нет. На совмещение ушло два года. В процессе работы пришлось отказаться от ранее выбранной для работы Mycoplasma genitalium и перейти к другому виду микоплазмы. Микоплазма генитальная слишком медленно росла. Не вдаваясь в биологические и технические подробности, которые, безусловно, интересны для биологов, вкратце технология выглядит так. Из большого числа коротких «последовательностей буковок», а сейчас их можно с легкостью заказать и купить, «сшиваются» несколько длинных последовательностей, которые, в свою очередь, «сшиваются» в целую хромосому. В итоге сконструированный геном одного вида микоплазмы был помещен в клетку другого вида микоплазмы. После многих бесплодных ошибок и непрерывных коррекций синтетического нуклеоида группа достигла результата. Клетки начали делиться, и на чашке Петри выросла колония бактерий с синтетическим геномом. В принципе, всё!
Они делятся! Синтетическая ДНК содержит специальный маркер, который при определенных условиях окрашивает их в голубой цвет.
Конечно, полученные клетки это не совсем синтетическая жизнь — ученые использовали живые клетки в качестве носителей синтетической ДНК. Однако уже сейчас фантастика становится реальностью. Конструируем в компьютере геном по своему желанию, синтезируем его, внедряем в донорские клетки и получаем популяцию бактерий с заданными свойствами. Эта популяция будет производить любые целевые продукты с нужными нам свойствами — лекарства, полимеры, белки... Сам же основатель Института, в котором выполнялась работа, — Крейг Вентер — кроме того, владелец компании «Синтетическая геномика». Именно эта компания и финансировала проведение работ. И я думаю, в его планах создание по-настоящему синтетических организмов.
