Τεχνητά μικρόβια «προγραμματισμένα» να επιτελούν εντελώς καινούριες λειτουργίες, όπως για παράδειγμα να παράγουν εντελώς καινούριες πρωτεΐνες για φάρμακα, υπόσχεται το επίτευγμα που ανακοίνωσαν τη Δευτέρα επιστήμονες του Ινστιτούτου Ερευνών Scripps της Καλιφόρνια, με επικεφαλής τον καθηγητή βιοχημείας Floyd Romesberg.
Του Κώστα Δεληγιάννη
Τεχνητά μικρόβια «προγραμματισμένα» να επιτελούν εντελώς καινούριες λειτουργίες, όπως για παράδειγμα να παράγουν εντελώς καινούριες πρωτεΐνες για φάρμακα, υπόσχεται το επίτευγμα που ανακοίνωσαν τη Δευτέρα επιστήμονες του Ινστιτούτου Ερευνών Scripps της Καλιφόρνια, με επικεφαλής τον καθηγητή βιοχημείας Floyd Romesberg.
Όπως περιγράφουν οι ερευνητές σε άρθρο τους στο περιοδικό Proceedings of the National Academy of Sciences, κατάφεραν να εμπλουτίσουν το «αλφάβητο της ζωής», προσθέτοντας δύο ακόμη τεχνητά «γράμματα» (δηλαδή βάσεις) στα τέσσερα που βρίσκονται στο DNA όλων των ζωντανών οργανισμών.
Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν τα δύο τεχνητά «γράμματα», για να τροποποιήσουν το DNA βακτηρίων E.Coli. Μάλιστα, οι μικροοργανισμοί όχι μόνο επέζησαν, αλλά και άρχισαν να αναπαράγονται μεταβιβάζοντας χωρίς κανένα σφάλμα στις επόμενες γενιές το ημισυνθετικό γενετικό τους υλικό.
Από τη στιγμή που εμφανίστηκε ο πρώτος ζωντανός οργανισμός στη Γη και έως σήμερα, το DNA όλων των έμβιων ειδών αποτελείται από τέσσερα είδη νουκλεοτιδίων, τα οποία διακρίνονται από την αζωτούχα βάση που περιέχουν: την αδενίνη (A), τη θυμίνη (Τ), την κυτοσίνη (C) και τη γουανίνη (G).
Σε αυτά τα νουκλεοτίδια, οι επιστήμονες πρόσθεσαν δύο ακόμη, παρασκευασμένα στο εργαστήριο, τα οποία περιέχουν δύο εντελώς νέες βάσεις – τις Χ και Υ, όπως τις ονόμασαν.
Επίσης, με τον ίδιο τρόπο που τα 4 φυσικά «γράμματα» είναι ανά δύο συμπληρωματικά μεταξύ τους (η αδενίνη με τη θυμίνη και η κυτοσίνη με το γουανίνη), έτσι και τα δύο νέα «γράμματα» μπορούν να ενωθούν μεταξύ τους, ώστε να σχηματισθούν δίκλωνες αλυσίδες από αυτό το συνθετικό DNA.
Εκτός από την παρασκευή νέων φαρμάκων, οι επιστήμονες υποστηρίζουν πως η τεχνική τους υπόσχεται επίσης την παραγωγή εντελώς νέων υλικών. Στο άρθρο τους, χαρακτηρίζουν τα τροποποιημένα μικρόβια ως το πρώτο βήμα για «τη δημιουργία οργανισμών με εντελώς καινούριες ιδιότητες και χαρακτηριστικά, που δεν απαντώνται πουθενά στη φύση».
Σύμφωνα με τους ίδιους, οι τροποποιημένοι μικροοργανισμοί αποτελούν «μία σταθερή μορφή ημι-συνθετικής ζωής και θέτουν τις βάσεις για την επίτευξη του βασικού στόχου της συνθετικής βιολογίας: τη δημιουργία νέων μορφών ζωής και λειτουργιών».
Δεν είναι η πρώτη φορά που ο Romesberg με την ομάδα του δημιούργησε μικρόβια με εμπλουτισμένο γενετικό «αλφάβητο», αφού το 2014 ανακοίνωσε για πρώτη φορά την ανάπτυξη μικροοργανισμών με ημισυνθετικό DNA. Ωστόσο, όπως αποδείχθηκε στην πορεία, οι μικροοργανισμοί ήταν αρκετά ευπαθείς, με συνέπεια να νεκρώνονται πολύ γρήγορα.
Τώρα, αντίθετα, όχι μόνο τα τροποποιημένα E.Coli είναι πιο ανθεκτικά, αλλά «περνούν» χωρίς σφάλματα και τις συνθετικές βάσεις από γενιά σε γενιά. Αν τα τεχνητά «γράμματα» δεν μεταβιβάζονταν με επιτυχία κατά την αναπαραγωγή των μικροβίων, τότε σύντομα το DNA θα επανερχόταν στην αρχική του κατάσταση, περιλαμβάνοντας μόνο τα τέσσερα φυσικά «γράμματα».
Προς το παρόν, οι συνθετικές βάσεις δεν κωδικοποιούν κάποια νέα βιοχημική λειτουργία στα τροποποιημένα μικρόβια. Έτσι, το επόμενο βήμα για τους ερευνητές είναι να αξιοποιήσουν το ημισυνθετικό DNA για την παραγωγή νέων πρωτεϊνών, που δεν υπάρχουν στη φύση.
Σύμφωνα με αναλυτές, το επίτευγμα ανοίγει τον δρόμο για την προσθήκη περισσότερων από δύο τεχνητών «γραμμάτων» στο γενετικό υλικό, ή ακόμη και για τη δημιουργία εντελώς νέων μορφών ζωής με DNA που να αποτελούνται εξ ολοκλήρου από τεχνητά «γράμματα».