Ученые впервые создали искусственную клетку, которая функционирует благодаря вживленному в нее синтетическому геному
Ученые впервые создали искусственную клетку, которая функционирует благодаря вживленному в нее синтетическому геному.
Клетка способна к самовоспроизведению и обладает всеми свойствами обычных живых клеток. Это открывает новую эру в области биологии, пишет The Wall Street Journal.
Эксперимент по получения клетки с искусственным геномом был проведен в институте Крейга Вентера под руководством биоинженера Дэниела Гибсона и самого доктора Крейга Вентера. На создание экспериментального одноклеточного организма было затрачено 30 миллионов долларов.
Объявление о результатах эксперимента 20 мая 2010 года стало кульминацией исследовательской работы, которую доктор Вентер и его коллеги проводили с 1995 года. В 90-е годы доктор Вентер являлся президентом Celera Genomics, параллельной коммерческой версии проекта Геном Человека. Целью проекта было создание генетических баз данных и их коммерческое использование. Но под давлением Крейг Вентер был вынужден раскрыть генетические данные и включить их в проект Геном Человека. В конце концов, Вентеру пришлось уйти из Celera в начале 2002 года, после чего он основал собственный исследовательский институт.
Над процессом создания искусственной клетки работала команда исследователей из 25 лабораторий в Роквилле, штат Мэриленд, и Сан-Диего, штат Калифорния. Эксперимент заключался, по сути, в преобразовании компьютерного кода в генетический и создании живого организма на основе синтезированного таким образом генома. Несмотря на то, что геном бактерий Mycoplasma относительно невелик – он состоит приблизительно из миллиона нуклеотидов – непосредственное создание молекулы ДНК такой длины химическим путем пока невозможно. Поэтому синтез генома осуществлялся по отдельным фрагментам, а затем осуществлялась его сборка в цельную структуру. При этом в качестве синтезирующих аппаратов использовались клетки других бактерий и дрожжей.
После этого полученный геном бактерии Mycoplasma mycoides пересаживали в клетку Mycoplasma capricolum, из которой предварительно был удален собственный геном. Полученные клетки обладали фенотипом Mycoplasma mycoides и были способны к самовоспроизведению. Новый организм не получил видового названия, однако синтетическому геному был присвоен номер официальной версии, как прототипу программного обеспечения. По данным статьи, опубликованной в журнале Science, геном был назван Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0. Для того, чтобы отличить полученный организм от его естественного прототипа, исследователи зашифровали в генетическом коде бактерии свои имена, а также закодированный адрес электронной почты.
Это научное достижение открывает путь к манипуляциям с живыми организмами на совершенно новом уровне. По словам исследователей, ученые давно могли изменять ДНК, создавая генетически модифицированные растения и животных, однако возможность создать с нуля целый организм предлагает совершенно новые масштабы власти над жизнью. Теперь доктор Вентер заявил о своем намерении запатентовать первый в истории человечества метод синтеза живого организма, т.н. Mycoplasma laboratorium.
Однако достигнутый результат поднимает и новую волну морально-этических и правовых проблем, а также затрагивает те вопросы общественной безопасности, которые обсуждаются во всем мире уже более десяти лет.
"Это в буквальном смысле поворотный пункт в отношениях между человеком и природой. Впервые кто-то создал целую искусственную клетку с заранее заданными свойствами", - отметил специалист из Университета Рутгерса, молекулярный биолог Ричард Эбрайт.
"Это открытие обладает потенциалом для полного преобразования генной инженерии", - добавил директор Центра биомедицинской этики Университета Стэнфорда Дэвид Магнус.
В то время как специалисты в области биомедицинской этики сомневаются по поводу правомерности подобных вмешательств, ученые всего мира описывают полученную в результате эксперимента клетку в нейтральных терминах. "Я не думаю, что этот эксперимент представляет собой создание искусственной формы жизни. Я рассматриваю это, скорее, как организм с синтетическим геномом, а не синтетический организм. Хотя между этими понятиями достаточно сложно провести черту", - пояснил сотрудник Университета Бостона, биоинженер Джеймс Коллинз.
По данным BBC News, доктор Вентер сам является одним из инициаторов обсуждения этических аспектов проводимых исследований в области синтетической биологии.
"Когда в 2003 году мы создали первый искусственный вирус, этичность его использования стала предметом пристального рассмотрения. Наше исследование рассматривалось на всех уровнях, вплоть до Белого дома. Кроме того, наши работы тщательно проверялись, в том числе и в Национальной академии наук, а результаты проверок превратились в детальный отчет по этой новой области науки. Мы считаем эти проблемы очень важными и намерены участвовать в продолжении дискуссий", - заявил Вентер.
Несмотря на то, что получение искусственной клетки было задумано исключительно как демонстрационный проект, некоторые ученые уверены, что вскоре открытый метод будет использоваться для коммерческого получения и других штаммов. Уже несколько компаний заявили о своем стремлении использовать преимущества новой области науки, которая была названа синтетической биологией и сочетает в себе химию, компьютерные технологии, молекулярную биологию, генетику и клеточную биологию, для воздания новых жизненных форм бактерий, которые могут выделять сырье для производства топлива, вакцин и других продуктов.
Клеточная биология является одним из самых перспективных направлений современной науки. Исследования, проводимые в данной области, находятся в центре внимания ученых всего мира. Так, изучение биологии стволовых клеток, несмотря на ряд серьезных биоэтических сложностей, за последние несколько лет шагнуло далеко вперед.
Как сообщали ЮГА.ру, недавно группе японских исследователей удалось успешно вырастить кишечник мыши из стволовых клеток. Также показано, что они могут стать еще одним способом лечения тяжелых аллергических состояний, даже таких устойчивых к терапии, как астма.
Однако методики работы со стволовыми клетками все еще развиваются и не отлажены до конца. Так, недавнее исследование вызвало сомнения по поводу результативности использования индуцированных стволовых клеток в научных и терапевтических целях: выяснилось, что iPS менее эффективно и менее точно проходят процесс дифференцировки, чем эмбриональные клетки.
Тем не менее, исследователи продолжают работу над совершенствованием методик работы с данными клетками. Как сообщалось ранее, специалисты из Университета Стэнфорда изобрели новый способ получения iPS из жировой ткани. А недавно международная группа ученых из Китая и Австрии обнаружила, что аскорбиновая кислота также значительно ускоряет процедуру получения iPSC из тканей взрослого организма.
Еще одним направлением, разработка которого столкнулась с жесткими этическими запретами по всему миру, является клонирование. Такие страны как Великобритания и Южная Корея допускают "терапевтическое клонирование". США категорически запрещает клонирование любого рода.
Однако в 2004 году японский комитет по науке и технике при кабинете министров снял запрет на клонирование человеческих эмбрионов. Представитель комитета Томохико Араи заявил, что, в соответствии с выдвинутыми рекомендациями, исследователи смогут производить человеческие зародыши путем клонирования, но лишь для фундаментальных исследований. А в 2009 году специалисты НИИ скотоводства японской префектуры Гифу успешно получили клон из замороженной клетки быка, умершего 16 лет назад.
