Naučnici su ostvarili istorijski podvig u oblasti sintetičke biologije. Prvi put u istoriji, stručnjaci su uspeli da od neživih hemijskih komponenti naprave ćeliju od nule koja je sposobna da se hrani, raste i razmnožava baš kao i prirodni organizmi. Ovo dostignuće moglo bi da označi početak nove ere u kojoj ćemo stvarati organizme po meri – žive mašine koje mogu da reše neke od najvećih bioloških problema čovečanstva.
Projekat SpudCell: Kako je nastala živa mašina iz epruvete?
Kejt Adamala, profesorka na Univerzitetu u Minesoti, zajedno sa svojim timom sastavila je veštačku ćeliju deo po deo. Ovaj delikatni i osetljivi prototip najviše podseća na jednostavnu bakteriju, ali njegov značaj je nemerljiv jer naučnicima daje potpunu kontrolu nad strukturom.
„Znamo kompletan spisak sastojaka ove ćelije. Tačno znamo koje hemijske supstance i koji molekuli se u njoj nalaze, kao i njihove koncentracije. Ćelija je u potpunosti definisana, što znači da možemo da je projektujemo i prilagođavamo”, objašnjava profesorka Adamala.
Istraživači su ovu tvorevinu nazvali (SpudCell) – što je duhovita igra reči inspirisana čuvenim sovjetskim satelitom „Sputnjik”, koji je pedesetih godina prošlog veka označio početak svemirske ere. Naučnici veruju da SpudCell na sličan način otvara novo doba, ali u oblasti bioekonomije.
Razlika između prirodne i sintetičke ćelije
Iako SpudCell uspešno oponaša život, njegova struktura je znatno jednostavnija od bilo kog prirodnog organizma:
- Manje molekula: Veštačka ćelija se sastoji od svega 150 do 200 molekula, dok biološke ćelije sadrže milione ili milijarde.
- Manji genom: Genom sintetičke ćelije ima oko 90.000 baznih parova, što je daleko manje od bakterije E. coli koja ima 4,6 miliona.
Drugačiji mehanizam deljenja: Za razliku od prirodnih ćelija koje koriste citoskelet za razmnožavanje, SpudCell proizvodi proteine koji stvaraju pritisak na membranu dok se ona ne razdvoji.
Zavisnost od hranjenja: SpudCell je slabašan organizam. Za razmnožavanje mu je potrebno oko 12 sati na temperaturi od 30 stepeni Celzijusa, a svaka nova generacija zahteva novo dodavanje hrane i ribozoma, s obzirom na to da ih ova ćelija ne može sama proizvoditi.
Da li je veštačka ćelija zaista živa?
Stručnjaci naglašavaju da ovo ipak nije „život stvoren u laboratoriji”, već ključna prekretnica na putu ka razumevanju kako se neživa hemija organizuje tako da postane život.
Juval Elani, profesor biohemijskih tehnologija na Imperijal koledžu u Londonu, ističe da pravljenje ćelije od nule oslobađa nauku od evolutivnog nasleđa prirodne biologije i omogućava programiranje sistema za zadatke koje prirodni organizmi jednostavno ne mogu da izvedu. Ipak, Dru Endi, profesor bioinženjerstva na Univerzitetu Stanford, smatra da je reč o vrhunskom inženjerstvu, a ne o stvaranju novog života.
Važno je napomenuti da je oblast sintetičke biologije potpuno različita od istraživanja matičnih ćelija, gde se manipuliše već postojećim biološkim materijalom.
Potencijalne primene i biološka bezbednost
Sintetičke ćelije predstavljaju sledeću veliku granicu u razvoju medicine i ekologije. Neke od potencijalnih primena uključuju:
- Razvoj potpuno novih, ciljanih terapija protiv raka.
- Kreiranje efikasnih metoda za hvatanje ugljen-dioksida iz atmosfere.
- Kontrolisanu proizvodnju specifičnih hemikalija i lekova (slično kao što se danas genetski modifikovana E. coli koristi za proizvodnju humanog insulina).
Što se tiče bezbednosnih rizika, naučnici uveravaju da SpudCell trenutno ne predstavlja nikakvu pretnju. Ćelija je potpuno nesposobna da preživi ili se razmnožava van strogo kontrolisanih laboratorijskih uslova jer zavisi od spoljnih ribozoma. Pored toga, ranije su postojala upozorenja o takozvanim „ogledalskim bakterijama” (svojevrsnim anti-organizmima sa obrnutom molekulskom strukturom), ali izgradnja ćelije od osnovnih komponenti omogućava da se bezbednosni sistemi unapred ugrade u sam genom.
Budućnost kao „Otvoreni kod” (Open Source)
Kako bi ova tehnologija bila dostupna celom svetu, osnovana je neprofitna institucija Biotic (Biotic). Namera autora je da SpudCell funkcioniše kao zajednički globalni standard u sintetičkoj biologiji – poput operativnog sistema otvorenog koda, kao što je Linux.
Akademske institucije će ovu platformu moći da koriste potpuno besplatno za dalja istraživanja, dok će se komercijalna upotreba licencirati. Cilj je da se okupljanjem međunarodne naučne zajednice maksimalno ubrza razvoj ove tehnologije kako bi ona što pre postala praktično korisna.
