Η επιστημονική κοινότητα έκανε ένα ακόμη εντυπωσιακό άλμα στον τομέα της συνθετικής βιολογίας. Ερευνητές στη Βρετανία παρουσίασαν ένα νέο βακτήριο, το Syn57, μια μορφή Escherichia coli που διαθέτει τον πιο τροποποιημένο και συμπυκνωμένο γενετικό κώδικα που έχει υπάρξει ποτέ σε ζωντανό οργανισμό. Η δημιουργία του δεν αποτελεί μόνο μια τεχνολογική επίδειξη, αλλά ανοίγει και τον δρόμο για εντελώς νέες εφαρμογές στη βιοϊατρική και τη βιομηχανία.
Η «γλώσσα» της ζωής βασίζεται σε ένα αλφάβητο 64 κωδικονίων, δηλαδή τριπλέτες νουκλεοτιδίων που καθορίζουν πώς οι κυτταρικές μηχανές συνθέτουν τις πρωτεΐνες. Στην πραγματικότητα, όμως, αυτό το σύστημα περιέχει πολλές επαναλήψεις. Για την παραγωγή των είκοσι αμινοξέων που χρειάζεται κάθε μορφή ζωής, το DNA διαθέτει περισσότερους συνδυασμούς από όσους είναι απολύτως αναγκαίοι. Με απλά λόγια, αρκετά κωδικόνια είναι «διπλοκαταχωρημένα», προσφέροντας την ίδια πληροφορία χωρίς να προσθέτουν νέα λειτουργία.
Αυτό το φαινομενικά περιττό πλεόνασμα ήταν το σημείο εκκίνησης για τους ερευνητές του Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology στο Ηνωμένο Βασίλειο. Η ομάδα τους κατάφερε να ανασχεδιάσει το γενετικό σύστημα ενός βακτηρίου εξαλείφοντας επτά από τα κλασικά 64 κωδικόνια, φτάνοντας έτσι στον αριθμό-ορόσημο των 57. Πρόκειται για ρεκόρ, καθώς προηγούμενα πειράματα είχαν μειώσει το γονιδίωμα μόνο έως τα 61 κωδικόνια.
Η διαδικασία ήταν τιτάνια. Οι επιστήμονες πραγματοποίησαν περισσότερες από 101.000 αλλαγές στον κώδικα, αρχικά σχεδιάζοντας τις τροποποιήσεις στον υπολογιστή και στη συνέχεια ανασυνθέτοντας τα γενετικά τμήματα βήμα προς βήμα. Για να βεβαιωθούν ότι δεν δημιουργούσαν επικίνδυνες ανωμαλίες, δοκίμασαν μικρά τμήματα του συνθετικού DNA σε ζωντανά βακτήρια πριν τα ενώσουν όλα σε ένα πλήρες, απολύτως συνθετικό γονιδίωμα. Το τελικό αποτέλεσμα ήταν το Syn57, ένας οργανισμός που λειτουργεί κανονικά παρά το ριζικά επεξεργασμένο γενετικό του «βιβλίο οδηγιών».
Η επιτυχία αυτή έχει τεράστια σημασία, καθώς αποδεικνύει ότι η ζωή μπορεί να επιβιώσει ακόμη και με έναν πιο «συμπιεσμένο» γενετικό χάρτη. Παράλληλα, δημιουργεί περιθώριο για νέες δυνατότητες. Με το Syn57, οι ερευνητές μπορούν να επαναχρησιμοποιήσουν τα «απελευθερωμένα» κωδικόνια για την εισαγωγή νέων, μη φυσικών αμινοξέων. Αυτό σημαίνει ότι είναι εφικτή η παραγωγή πρωτεϊνών με πρωτοφανείς ιδιότητες, οι οποίες θα μπορούσαν να οδηγήσουν στη δημιουργία συνθετικών πολυμερών ή φαρμάκων που μέχρι τώρα ήταν αδύνατο να σχεδιαστούν.
Ένα ακόμη ενδιαφέρον πλεονέκτημα είναι η πιθανή ανθεκτικότητα του βακτηρίου σε ιούς. Οι φυσικοί ιοί που μολύνουν βακτήρια εκμεταλλεύονται το γενετικό τους σύστημα για να αναπαράγονται. Αν όμως ο κώδικας είναι «παράνομος» για αυτούς, όπως συμβαίνει με το Syn57, τότε οι ιοί δεν θα μπορούν να εισχωρήσουν αποτελεσματικά. Αυτό μπορεί να μειώσει δραστικά τις απώλειες που υφίστανται βιομηχανικές καλλιέργειες βακτηρίων όταν χτυπιούνται από ιογενείς επιδημίες, κάνοντας την παραγωγή πρωτεϊνών πιο αξιόπιστη και οικονομική.
Παράλληλα, η ιδιαιτερότητα του κώδικα σημαίνει ότι το Syn57 είναι πρακτικά «στείρο» σε φυσικό περιβάλλον. Ακόμη κι αν κατά λάθος διαφύγει από τα εργαστήρια, η γενετική του πληροφορία δεν μπορεί να μεταφερθεί σε άλλους μικροοργανισμούς. Αυτή η εγγενής ασφάλεια είναι σημαντική για να περιοριστούν οι ανησυχίες σχετικά με την πιθανή διαρροή γενετικά τροποποιημένων χαρακτηριστικών στη φύση.
Ο Wesley Robertson, ένας από τους επικεφαλής της μελέτης, παραδέχτηκε ότι η ομάδα βρέθηκε συχνά μπροστά σε αδιέξοδα. «Υπήρχαν στιγμές που αναρωτιόμασταν αν αυτό που προσπαθούμε είναι αδύνατο», ανέφερε σε δηλώσεις του στους New York Times. Ωστόσο, η επιμονή τους απέδωσε καρπούς, φτάνοντας σε ένα αποτέλεσμα που μέχρι πρόσφατα θεωρούνταν αδιανόητο.
Η έρευνα, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science, αποτελεί ίσως το πιο καθαρό δείγμα του πώς η συνθετική βιολογία μπορεί να ωθήσει τη ζωή σε περιοχές όπου η φυσική εξέλιξη δεν έφτασε ποτέ. Δεν πρόκειται απλώς για ένα πείραμα με βακτήρια, αλλά για απόδειξη ότι μπορούμε να ξαναγράψουμε το θεμελιώδες «λεξιλόγιο» της ζωής με δικούς μας όρους.
Αν στο μέλλον τα κενά κωδικόνια αξιοποιηθούν για την εισαγωγή νέων λειτουργιών, τότε το Syn57 μπορεί να αποτελέσει το πρώτο βήμα προς μια εποχή όπου η βιολογία δεν θα περιορίζεται από τη φύση, αλλά θα σχεδιάζεται από τον άνθρωπο για συγκεκριμένες ανάγκες. Από νέες θεραπείες μέχρι καινοτόμα υλικά, οι προοπτικές είναι τεράστιες.
Το ερώτημα που μένει ανοιχτό είναι μέχρι πού είμαστε διατεθειμένοι να φτάσουμε. Το Syn57 δείχνει ότι η ζωή δεν είναι στατική, αλλά μπορεί να αναδιαμορφωθεί θεμελιωδώς. Η πρόκληση πλέον δεν είναι μόνο τεχνική, αλλά και φιλοσοφική: ποιοι νέοι δρόμοι ανοίγονται και ποια όρια πρέπει να θέσουμε στην επαναδιαπραγμάτευση της ίδιας της βιολογικής μας βάσης;
[via]
