Teadlased lõid laboris maailma esimese poolsünteetilise elusolendi

Teadlased lõid laboris maailma esimese pooltsünteetilise bakteri.

FOTO: Mary Evans / Natural History Museum / Scanpix

Laboris loodud tehislikul bakteril ei ole veel ühtegi konkreetset rakendust. Esialgu oletavad teadlased, et seda võib saada kasutada info salvestamiseks.

Kuigi maailma elusloodus on mitmekesisem ja kirjum kui me ette kujutadagi oskame, koosneb meie kõigi – loomade, taimede, seente, bakterite ja inimeste – pärilikkusaine vaid neljast põhiosast. Need on nukleotiidid A, T, C ja G, mis saavad moodustada kaks kindlat aluspaari A-T ja C-G.

Nüüd on aga grupp teadlasi USA Scrippsi Uurimisinstituudist saanud valmis bakteri, kelle geenides on aluspaare hoopiski kolm. Nimelt on selle genoomi lisatud kaks omavahel paaruvat lisanukleotiidi X ja Z. Mis aga veelgi olulisem – ulatusliku muudatusega bakteri ülesehituses ei näi kaasnevat ühtegi märkimisväärset kahjulikku efekti. Laboris loodud organism on stabiilses seisundis.

Kuna hetkel on tegemist sünteetilise bioloogia tippsaavutusega, ei ole uuel organismil ja teda loonud tehnoloogial veel konkreetset rakendust. Teadlased eesotsas Floyd Romesbergiga oletavad aga, et tulevikus võib sellest olla kasu näiteks ravimite kehas õigete rakkude juurde toimetamisel ja paljudes muudeski valdkondades.

Romesberg ja kolleegid alustasid laborikatsetega aastal 2014. Tollal teati juba, et uute aluspaaride genoomi viimine bakterite on võimalik, kuid nende seal püsimine oli probleem – iga DNA töötlemisega heitis ta X ja Y nukleotiidid minema, mistõttu ei olnud ka võimalik nende abil uut informatsiooni salvestada.

«Meie genoom peab olema stabiilne märksa kauem kui vaid päeva. Ta peab olema stabiilne kogu eluaja. Niisiis – kui poolsünteetiline organism tõesti on organism, peab ta suutma geneetilist informatsiooni stabiilselt endas hoida,» ütles Romesberg.

Selleks tõhustati ebaloomulike aluspaaride läbi rakumembraani kopeerimise tööriista. Tegemist oli sama tööriistaga, mida kasutati ka 2014. aastal, kuid tänu avastatud uuele kasutusviisile suudeti seekord saavutada oluliselt valutum X ja Y nukleotiide sisaldavate rakkude kasvamine ja jagunemine.

Tagasi CRISPR-Cas9 juurte juurde

Seejärel eemaldati võimalus, et bakterite seas hakkaks taas levima tavaline, ilma lisanukleotiidideta genotüübi variant. Selleks võeti kasutusele geenitehnoloogias laineid tekitav CRISPR-Cas9 tehnika. Uue geenimaterjali sisestamise asemel kasutati seda aga tema algse, looduses esineva funktsiooni täitmiseks.

Nimelt on CRISPR-Cas9 looduses justkui bakterite kaitsereaktsioon viiruste eest. Selle käigus lõikab teda rünnanud bakter viirusest välja jupi selle pärilikkusainest ja sisestab selle enda geenides piirkonda, mis toimib justkui kataloog viirustest, kelle osas tuleks ettevaatlik olla. Et saavutada puhas poolsünteetiline organism, anti mehhanismile seekord aga käsklus, et hävitada tuleb kõik rakud, mille geenides X ja Y nukleotiide ei ole.

Pärast 60 jagunemistsüklit säilinud «geneetilisest puhtusest» järeldavad teadlased, et on suutnud saavutada igavesti püsiva stabiilse sünteetilise genoomi.

Kuigi tulemus on märkimisväärne, rõhutavad töö autorid, et selline süsteem töötab vaid ainuraksete organismide puhul ning selle kasutamisest suuremate ja keerulisemate elussüsteemide puhul ei ole mõtet unistada. Lisaks ei ole tehnoloogial täna veel ühtegi tõsiseltvõetavat rakendust ja hetkel saab teda kasutada vaid geneetilise info salvestajana. Edasi üritatakse teha kindlaks, kuidas saavutada uutest nukleotiididest vajaliku RNA sünteesimine.

Uuring avaldati Ameerika Teaduste Akadeemia Toimetistes.

Populaarne

Tagasi üles