in.gr, 28/3/2014
Ερευνητές από τις ΗΠΑ, τη Γαλλία, τη Μ. Βρετανία και την Ινδία κατάφεραν να δημιουργήσουν εξαρχής το πρώτο πλήρως συνθετικό και λειτουργικό χρωμόσωμα, δημιουργώντας βάσιμες ελπίδες για καινοτόμες βιοτεχνολογικές εφαρμογές στο άμεσο μέλλον.
Όπως αναφέρεται σε σχετικό άρθρο του επιστημονικού εντύπου Science, το συνθετικό χρωμόσωμα που σχεδιάστηκε με τη βοήθεια ηλεκτρονικού υπολογιστή θα αποτελέσει τη βάση για την δημιουργία συνθετικών μικροοργανισμών και μετέπειτα ζώων και φυτών, με στόχο την χρήση τους για παράδειγμα στον καθαρισμό του περιβάλλοντος μετά από ρύπανση, την παραγωγή νέων φαρμάκων, εμβολίων, βιοκαυσίμων και ίσως θρεπτικών ουσιών.
Να σημειωθεί ότι, ενώ η «κλασική» γενετική μηχανική και βιοτεχνολογία μέσω γενετικής τροποποίησης περιορίζεται στην αλλαγή και την μεταφορά γονιδίων, η συνθετική βιολογία σχεδιάζει εξαρχής και ανασυνθέτει τελείως νέο γενετικό υλικό.
Η πρώτη σύνθεση του χρωμοσώματος ενός ευκαρυωτικού οργανισμού (με πυρήνα), που απαίτησε έρευνα επτά ετών, αποτελεί συνέχεια και επέκταση της ιστορικής δημιουργίας από τον Δρ Κρεγκ Βέντερ του συνθετικού γονιδιώματος ενός πολύ απλούστερου βακτηρίου (χωρίς πυρήνα) το 2010, όταν είχε δημιουργήσει ένα εν μέρει συνθετικό βακτήριο, τη «Σύνθια».
Οι ερευνητές, μεταξύ των οποίων ο Μιχάλης Χατζηθωμάς του Τμήματος Βιολογίας του Πανεπιστημίου «Τζον Χόπκινς», με επικεφαλής τον γενετιστή Τζεφ Μπέκε του Ιατρικού Κέντρου Langone του Πανεπιστημίου της Νέας Υόρκης, συνέθεσαν εξ αρχής ένα χρωμόσωμα ζυμομύκητα, ενώνοντας συνθετικά τμήματα DNA σε μια ενιαία αλληλουχία.
Το συνθετικό χρωμόσωμα ονομάστηκε synIII, επειδή αντικατέστησε το χρωμόσωμα Νο3 από τα συνολικά 16 του κυττάρου του ζυμομύκητα.
Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι ένα πλήρως συνθετικό γονιδίωμα ενός τέτοιου μύκητα, που χρησιμοποιείται στη ζυθοποιία για τη ζύμωση της μπίρας, στην οινοποιία, στην αρτοποιία και αλλού, το οποίο θα αποτελείται από 16 συνθετικά χρωμοσώματα, θα γίνει πραγματικότητα μέσα στην επόμενη τετραετία.
«Η έρευνά μας μετακινεί τη βελόνα στη συνθετική βιολογία από τη θεωρία στην πράξη. Η εργασία μας αντιπροσωπεύει το μεγαλύτερο βήμα μέχρι σήμερα στο πλαίσιο μιας διεθνούς προσπάθειας να δημιουργηθεί το πλήρες γονιδίωμα ενός συνθετικού ζυμομύκητα», εξηγεί ο Δρ Μπέκε. «Πρόκειται για το πιο εκτεταμένα τροποποιημένο χρωμόσωμα που έχει ποτέ δημιουργηθεί. Όμως το πραγματικό ορόσημο είναι ότι το ενσωματώσαμε στο κύτταρο ενός ζωντανού ζυμομύκητα και δείξαμε ότι τέτοια κύτταρα, που φέρουν το συνθετικό χρωμόσωμα, είναι απολύτως φυσιολογικά, όμως διαθέτουν νέες δυνατότητες», διευκρινίζει.
Οι ερευνητές, μάλιστα, είναι πλέον σε θέση να σχεδιάσουν μέσω ηλεκτρονικού υπολογιστή τις αλλαγές που θέλουν να επιφέρουν στο γενετικό δυναμικό ενός χρωμοσώματος και στη συνέχεια να το τοποθετήσουν μέσα στο κύτταρο της μαγιάς, προσδίδοντας στην τελευταία ιδιότητες που υπό φυσιολογικές συνθήκες δεν διαθέτει.
Το εγχείρημα χαρακτηρίστηκε «ανάβαση του όρους Έβερεστ» της συνθετικής βιολογίας, λόγω της πολυπλοκότητάς του, καθώς έπρεπε να συγκολληθούν με τη σωστή σειρά 273.871 «γράμματα» DNA και, παράλληλα, να αφαιρεθούν περίπου 50.000 που διέθετε το φυσικό χρωμόσωμα και θεωρήθηκαν περιττά.
Όπως εξηγεί ο Δρ Μπέκε, «όταν αλλάζεις το γονιδίωμα, ρίχνεις ζάρια. Μία λάθος αλλαγή μπορεί να σκοτώσει το κύτταρο. Εμείς κάναμε πάνω από 50.000 αλλαγές στον κώδικα του DNA στο χρωμόσωμα και παρόλα αυτά ο ζυμομύκητάς μας έζησε και αναπαράχθηκε, πράγμα που δείχνει ότι το συνθετικό μας χρωμόσωμα είναι ανθεκτικό».
Επιμέλεια: Μαίρη Μπιμπή
health.in.gr, ΑΠΕ-ΜΠΕ
