Проект Synthetic Yeast: 2.0 життя все ближче

В лабораторії вчені створили шість хромосом дріжджів і успішно протестували їх в живих клітинах. Так на сьогодні готова вже третина першого вищого організму з синтетичної і сильно зміненою ДНК, повідомляє Langone Medical Center.
Через два роки вчені планують представити перші дріжджові клітини з повністю штучним геномом, інформують в журналі Science.
Ввже довгий час генетики працюють над тим, щоб створити організм з повністю штучним (тобто, створеним в лабораторії) геномом. Те, що когось наштовхує на думку про Франкенштейна, має надати генетичної інженерії нові свідоцтва про геном і нові можливості для генетичних маніпуляцій.
І втілити цей задум непросто: списаний з клітини-зразка і узагальнений на комп’ютері ДНК-код спочатку потрібно синтезувати з безлічі маленьких фрагментів, які складаються з чотирьох пар основ і ДНК-каркасу. Потім ці фрагменти потрібно зібрати в строгій послідовності і помістити в клітку, заздалегідь позбавлену власної ДНК.
У 2010 році вченим вперше вдалося створити життєздатну клітину бактерії з виготовлених в лабораторії геномом. І ще більшим викликом стало виготовлення клітини эвкариотов. Адже у грибів, рослин, тварин і людей геном покритий оболонкою і поділений на багато хромосом. Щоб відтворити цю складну структуру, необхідно більше техніки, знань і витрат, ніж у випадку з бактеріальною клітиною.
Понад 200 вчених з проекту Synthetic Yeast (синтетичні дріжджі) роками працюють над синтезом усіх 16 хромосом клітини дріжджів, щоб в кінці отримати життєздатний штучний організм. У 2014 році вони добилися першого прориву: тоді їм вперше вдалося виготовити дріжджі з однієї штучної хромосоми.
Нещодавно вчені проекту перейшли ще одну віху: вони сконструювали шість хромосом пекарських дріжджів і успішно імплантували їх клітин. Тобто, на сьогодні готова вже добра третина геному дріжджів. Крім того, триває робота над іншими хромосомами.
«Всі комбінації цих штучних хромосом успішно регулюють ріст диплоїдних клітин, навіть якщо їх природні двійники відсутні», – інформують Сара Річардсон (Sarah Richardson) і її колеги з Університету Джона Хопкінса в Балтіморі. До складу найбільшої з синтезованих хромосом входить більше мільйона пар основ – тобто вона є найбільшою з усіх хромосом, коли-небудь створених в лабораторії.
Багато вчених повідомляють: штучні хромосоми не є ідеальними копіями їх природних зразків. Зате багато фрагментів ДНК вчені переносили з однієї хромосоми в іншу. Інші послідовності доводилося вирізати, адже згідно з даними вчених вони не були наділені ніякими визначальними функціями.
І незважаючи на ці тисячі змін у хромосомах та перерозподіл між ними геному, після його імплантації дріжджі виростали нормальними, інформують дослідники. «Досі ми не наткнулися на якісь фундаментальні недоліки, – говорить Джоел Бадер (Joel Bader) з Університету імені Джона Хопкінса. – Тобто, ми цілком вписуємося в графік».
Протягом наступних двох років дослідники проекту планують синтезувати і впровадити в клітини, решта десять дріжджових хромосом. Наступним кроком має стати наділення дріжджів додаткової 17-ою хромосомою. У цій абсолютно штучною структурі повинні були б поєднуватися всі гени-регулятори, необхідні для продукування клітинних білків.
«Наша робота готує грунт для досконалого штучного геному, якого так потребують в медицині і промисловості», – сказав Джефф Бек (Jef Boeke) з Медичного центру імені Лангона при Нью-Йоркському університеті. Власне дріжджі є важливими для виробництва медичних і біотехнічних активних речовин, а завдяки штучному геному їх можна буде ще більше вдосконалити.
Поки дослідники з проекту Synthetic Yeast радіють, інші скептично ставляться до втручання у природу. Адже про ризики та етичні питання масового виробництва живих істот із застосуванням ДНК-дизайну досі мало дискутували.