Kosár

A kosár jelenleg üres

Bejelentkezés &
Regisztráció

Jelenleg nincs belépve.

Válassza ki az oldal nyelvét

TERMÉKEINK

iPon FÓRUM

iPon Cikkek

A minimálgenom és a szintetikus élet

  • Dátum | 2016.03.30 08:01
  • Szerző | Jools
  • Csoport | EGYÉB

Craig Venter és kollégái kaliforniai laborjukban egy olyan sejtet hoztak létre, amely minden más önállóan funkcionáló organizmusnál kevesebb génnel rendelkezik. A 473 gént tartalmazó sejt rendkívül fontos mérföldkövet jelent a csapat munkájában, amelynek célja az élet legszükségesebb összetevőinek azonosítása, és ezen tudás birtokában újfajta, mesterséges életformák létrehozása.

A szintetikus élet kapcsán először persze nem kell nagy dolgokra gondolni: Venter és társai úgy képzelik el a közeljövőt, hogy a jelenleg számos különböző anyag megtermelésére használt, génszerkesztett baktériumok helyett az általuk előállított sejtek állítják majd elő a kívánt hatóanyagokat, üzemanyagot és egyéb anyagokat. Ennek kapcsán persze rögtön felmerülhet az a kérdés, hogy ha az egyre jobb és egyre olcsóbb génszerkesztési eljárások révén az egysejtűeket napjainkban már viszonylag könnyű rávenni arra, hogy bizonyos anyagokat megtermeljenek, mi értelme éveket és vagyonokat ölni abba, hogy nulláról felépítsék a szakértők azt, ami készen rendelkezésre áll, csak némi átalakítást igényel.

Venter és csapata 2010-ben mutatták be első szintetikus sejtjüket, bár ennek valóban mesterséges voltát sokan megkérdőjelezték. A kutatók ugyanis egyszerűen lemásolták egy létező baktérium génállományát, majd ezt beültették egy másik sejtbe. A mostani eredmény azonban egészen más jellegű, hiszen a létrehozott minimalista sejtek nem hasonlítanak egyetlen természetben létező életformára sem. Ehelyett, ahogy Venter fogalmazott, egy teljesen új, szintetikus faj tagjai.


Az újfajta genomok kiépítésének lehetősége a szintetikus biológusok legnagyobb álma, mondja Paul Freemont, az Imperial College London kutatója. Ezen álom megvalósítását ugyanakkor nemcsak anyagi, hanem technikai szempontok is nehezítik. Míg a génszerkesztés, és annak legújabb módszere, a CRISPR–Cas9 nagyon hamar rendkívüli népszerűségre tett szert, és használata gyorsan elterjedt az ipari, mezőgazdasági és orvosi laborokban, szintetikus sejtek létrehozásával alig foglalkozik valaki. „A CRISPR felbukkant, és egyik napról a másikra 30 ezer vagy még több kutató kezdte alkalmazni” – mondja George Church, a Harvard genetikusa.

A kaliforniai labor munkatársai szerint azonban ahhoz, hogy tényleg megértsük, mit is jelent az élet, tudunk kell azt az alapoktól felépíteni. Venter csapata egy 1995-ös tanulmánnyal lépett a szakmai közönség elé, amelyben a Mycoplasma genitalium, egy nemi érintkezéssel terjedő terjedő baktérium genomjának szekvenálásáról számoltak be. Ez a mikroba azért tűnt érdekesnek az élet esszenciális genetikai hátterét kutató szakértők szempontjából, mert mindössze 525 génnel rendelkezik. A kutatók a gének egyenként való blokkolása révén felmérték, hogy mely DNS-szakaszok szükségesek az egysejtű működéséhez, és ilyen módon 375 olyan génre szűkítették le a keretet, amely feltétlenül szükségesnek tűnt.


Annak kiderítése érdekében, hogy eredményük tényleg helyes-e, a kutatók ezt követően nekiálltak a nulláról felépíteni a bakteriális genomot, hogy egy napon majd hasonló módszerrel létrehozzák azt a verziót is, amely ténylegesen csak a minimálisan szükséges fehérjekódoló szakaszokat tartalmazza. A szükséges DNS-szakaszokat kémiai úton szintetizálták, majd összekapcsolták a fragmentumokat. A munka eleinte nagyon lassan, majd a technológia fejlődésével egyre gyorsabban ment, míg végül 2008-ra sikerült elkészíteni az M. genitalium genomjának majdnem pontos másolatát. (Az eredeti és a szintetikus genetikai állomány közt mindössze annyi eltérés volt, hogy a kutatók „vízjel” gyanánt beleépítettek a genomba néhány nem funkcionális szakaszt.)

A munka során azonban arra is rájöttek a szakértők, hogy bár az általuk elsőre kiválasztott baktériumfaj genommérete alapján jó kiindulópont volt a kutatáshoz, annak laborbeli tenyésztése problematikus. Rövidesen tehát leváltották a fajt a jóval gyorsabban szaporítható Mycoplasma mycoidesre. Miután ennek genomjának szintetikus másolatát is elkészítették (a DNS-szekvenciát saját nevükkel és néhány híres idézettel bővítve ki), beültették a génállományt egy olyan baktériumba, amelyet előzőleg megfosztottak saját genomjától.

Az így létrehozott JCVI-syn1.0 nevű sejteket 2010-ben mutatták be a nagyközönségnek, a szintetikus élet első képviselőiként prezentálva a baktériumokat. A nagy port kavart eredmény kapcsán ugyanakkor többen is jelezték, hogy Venter nem új életet teremtett, hanem csak egy létező receptet másolt le, amelyet ráadásul ki is bővített néhány plusz szakasszal. A több mint egymillió bázispárra duzzasztott genom pedig sok mindennek nevezhető, de az élet minimumának biztosan nem.

Hozzászólások

Nem vagy bejelentkezve, a hozzászóláshoz regisztrálj vagy lépj be!

Eddigi hozzászólások:

  • 14.
    2016. 04. 05. 16:09
    Olyan nincs, hogy tökéletes ellenszerük lesz rá. Hogyha brutális mértékben terjed egy vírus, akkor mindig bennevan a mutáció lehetősége... és akkor már cseszhetik is az ellenszert.

    Ha meg csak minél pusztítóbb vírus kifejlesztése a cél, ahhoz nem is kell géntechnológia. Egyszerűen összeeresztesz különféle beteg élőlényeket, mindenféle jelenlegi vírussal megfertőzve, aztán kialakulnak nagyon veszélyes kombók. Vagy baktériumok esetében sajnos nagyon egyszerűen kicserélődhetnek az antibiotikum rezisztencia génjeik. Baktériumszex által elküldik egymásnak ezeket szépen.

    Természetesen mint minden hasznos dolgot általában ezt is fel lehet használni bioterrorizmusra majd.
  • 13.
    2016. 04. 05. 16:05
    Pl amit írtam, a knock-out élőlény. Nyilván embernél nem lehet megtenni, de egérnél vagy baktériumnál simán.

    A lényeg, hogy adott egy gén, és annak egy szakaszába integrálsz egy mutációt, mondjuk egy vírus segítségével (retro, lenti, vagy AAV) vagy CRISP/CAS9 segítségével. Kivágódik a jó szakasz és helyébe kerül a mutáns. Aztán lehet vizsgálni, hogy mi történik ezek után... amúgy terápiaként is használható, ha valakinek egy génje túlműködik, vagy túl sok fehérje termelődik emiatt, vagy éppen egy tumort okozó gén elszabadul, akkor így el lehet rontani.
  • 12.
    2016. 04. 04. 16:17
    Nemsokára a terroristák sem robbantani fognak, csak kifejlesztenek egy fincsi kis szuperbacit/vírust amire csak nekik lesz ellenszerük és bumm...
  • 11.
    2016. 04. 04. 14:49
    A legjobb modell az lesz, amelyik a legegyszerűbb módon tudja megjósolni a valós végeredményt, persze ahhoz sokkal többet kell tudni, hogy mi az, amit el lehet hagyni, mert nem lényeges.
    Olyasmire gondoltam, hogy még nem tudjuk, melyik gén miért felelős, illetve azt lehet sejteni, hogy egy-egy gén több jellemzőért is felelhet, illetve egy tulajdonságot több, akár egymástól távol eső gén határozhat meg.
    A legjobb lenne ennek a felderítését automatizálni, pl. több millió ember teljes genomját letárolni minét teljesebb fizikai leírással (mint például magasság, bőrszín, szemszín, szervek állapota, kórkép), majd ezeket rábízni egy mintaillesztő algoritmusra, hogy próbáljon összefüggéseket találni. Jó esetben szépen kiadná, hogy melyik gén felel például szem kék színéért.
    Az az izgalmas, hogy a gének működésének megértése nagyban hasonlít ahhoz, mintha egy ismeretlen processzoron futó ismeretlen nyelven megírt kóddal találkoznánk, és a gépi kódból kellene megismerni a nyelvet magát, így kellene új programot írnunk.
    Tudom, a számok elég nagyok, tisztában vagyok a nagyságrendi kérdésekkel, hogy mekkora is egyetlen teljes genom kódja.
  • 10.
    2016. 04. 01. 23:29
    ..."Ezek jelentős része más élőlényekben is megvan, de hogy mit csinálnak, az rejtély."
    Ezt a kérdést már régóta fel akartam tenni, hogy milyen módszerekkel "kapcsolnak össze" egy bizonyos funkciót vagy bármilyen kifejeződést az adott génnel, és mitől olyan biztos, hogy egy kifejeződést pont az a gén kódol?
  • 9.
    2016. 03. 31. 11:21
    Off,: de a szimulációhoz kapcsolódhat: [Quantum-chip atomi szimuláció]

    Szerintem lesznek itt áttörések, és akkor tényleg eljuthatunk majd oda, hogy benyomok egy DNS szakaszt, és kiköpi a fehérje térszerkezetét(eit). Mondom, jelenleg ami a PDB-n található 3D-s térszerkezet, azt 1-2 év is lehet meghatározni, összelegózni különféle krisztallográfiai módszerek, NMR segítségével - a valós szintetizált fehérjét vizsgálgatva. Pedig tudjuk a DNS szekvenciát, de mégis... Ha erre csinál valaki egy megbízható szimulációt, akkor az tuti 10 Nobelt fog kapni

  • 8.
    2016. 03. 31. 10:58
    Használtunk mi is ilyen szoftveteket, pl gyógyszermolekukák ís fehérjék vizsgálatára... nagyon is jók erre, persze %-os becsléseket ad... de itt nem csak pár fehérjéről van szó, hanem egy sokmilliószor nagyobb reakcióközegről. Ki lehet számolni kb mennyi makromolekula folyamatos kölcsönhatását kell szimulálni még ezekkel a könnyítésekkel is.

    Jelenleg ott tartunk, hogy az összetettebb fehérjék, mondjuk a DNS másoló varrógép mechanizmusra csak feltételezések alapján összerakott renderelt fantáziavideók vannak.
  • 7.
    2016. 03. 31. 07:16
    Hasonló probléma megoldására adtak kémiai Nobel-díjat 2013-ban:
    https://ipon.hu/elemzesek/kiberkemia/1887/

    Nem kell az összes reakciót kvantumszinten számolni, ezekből nagyon sok ugyanannak az ismétlődése.
  • 6.
    2016. 03. 31. 03:00
    Persze én örülnék neki a legjobban... csak ehhez hirtelen és óriási áttörés kell a számítási kapacitásban.

    Úgy vélem, hogy egy sejt atomi szintű szimulációjához, ami rettentően pontosan modellezi a kvantumhatásokat (amit pontosan nem is ismerünk még a biofizikai jelenségeknél, reakcióknál) radikálisan új számítógépekre lesz szükség. - mármint amivel pontosan meghatározható lehetne, hogy egy ismeretlen DNS szakasz miként befolyásolja atomi szinten a sejt működését... Ez lehet a kvantumszámítógép például.

    Nem mondtam, hogy nem érnek el áttörést hamarosan, de addig még mindig sokkal egyszerűbb mondjuk megjelölni egy fluoreszcens festékkel, és követni 2-photon mikroszkóppal mi történik. Erre lesznek valószínűleg automatikus eszközök, amik elkészítenek sokezer sejtet és vizsgálják mit tett a gén.

  • 5.
    2016. 03. 30. 22:13
    Az emberiség tudása pár évente megduplázódik, és a fejlődés üteme rettentő módon gyorsul. Nem tartom kizártnak, hogy bármely dolog, amit ma lehetetlennek vagy nagyon komplikáltnak tartunk, 30 év múlva már gyerekjáték lesz, akár az emberi agy teljes szimulációja, AI, egy ilyen sejt szimulációja, mesterséges élet, csillagközi utazás, bármi amivel most foglalkozol.

    Elképzelhető, hogy mire én elérném a 70 éves kort, már feltaláljuk az öregedés megakadályozását, és még az én időmben biológiailag halhatatlanok lesznek az emberek (egy része)

    Ezek közül nem fog mind megvalósulni, de jelentős részük igen.
  • 4.
    2016. 03. 30. 21:27
    Egyébként érdekes téma ez a szimulálás... ha odáig eljutnánk, hogy előre tervezhető lenne egy fehérje könnyedén, akkor nagyon sok problémára találnánk megoldást.

    Ez egy önmagától összehajtogatódó kis robot, ami bármilyen feladatot elvégez. Oda kellene eljutnunk, hogy tervezel egy funkciót, térszerkezetet, majd a számítógép kidobja a megfelelő DNS szekvenciát amit lehet már gyártani így. Jelenleg inkább a meglévőket módosítgatják, alapból 1-1 fehérje térszerkezetének a meghatározása is rettentő sok idő, évek is lehetnek. Nem olyan triviális ez...

    Tényleg az lenne jó, hogy beütök a gépbe egy tervezett DNS kódot/ funkciót, és kidob egy működő és gyártható térszerkezetet. Ha még az életünkben eljutunk ide, az már egy szép eredmény. Pókselyemtől rákgyógyszerig bármit tervezhetnénk, modellezhetnénk majd gyárthatnánk így bacikkal, vagy GM kecsketőggyel.
  • 3.
    2016. 03. 30. 21:21
    Kizártnak tartom, hogy mostanában lesz ilyen... Szerintem évtizedekig sem reális.

    A mai szimulációk egy-egy makromolekula, fehérje működését közelítik többféle modell alapján, ami a kvantummechanikára épül. Olyan rettentő bonyolult számítások ezek az összetett elektronhéj szerkezet miatt, hogy nincs reális alapja egy hosszabb DNS szakasz szimulálásának sem. Nem, hogy egy teljes atomi szintű bakteriális működés...

    Talán a kvantumszámítógép a távoli jövőben megoldhatja ezt, de az is lehet, hogy nem. Még eléggé korlátozott az elméleti felhasználása is a Q-biteknek. Még könnyen lehet, hogy kriptográfiára egymillárdszor gyorsabb lesz, addig egy ilyen szimulációra nem alkalmas. Majd kiderül, ha lesz igazi.

    ...Sajnos itt nem csak ACTG kódok írogatásáról van szó, hanem pl hogyan tekeredik össze egy fehérje, vagy transzkripciós faktor stb... Lehet a távoli jövőben eljutunk egy baktérium szimulálásáig, de az nem mostanában lesz. Addig majd foldingoltatunk a PC-ken
  • 2.
    2016. 03. 30. 16:37
    Szerintem egy idő után eljutnak arra a szintre, hogy sokkal lassabb kísérletezéssel megtudni, hogy mitől függ egy gén szerepe, mint az eddig megismert változások alapján szimulátorban levezetni, hogy hogyan is szabályozzák a gének a sejt működését. Ha lesz teljes szimulátor, onnantól lehet majd azt mondani, hogy a semmiből állítanak elő szintetikus életet.
  • 1.
    2016. 03. 30. 10:50
    Az unknown nagyon X-COM-osan hangzik, pedig csak arról van szó, hogy nem tudjuk mit csinál az a szakasz. Nem valami isteni kód vagy ilyesmi.
    Pl egy szabályozó szakasz, ami létfontosságú egy működés finomhangolásához. A vizsgálatuk baromi nehéz és időigényes. Pl ha kiütöd, akkor meg kell tudni mitől és hogyan pusztult meg az a sejt. Sokszor ez nagyon nehézkesen megy. Vagy megjelölöd és figyeled mikor aktiválódik. Persze lesznek és vannak is automatikus módszerek, amivel majd a laborasszisztensek hosszadalmas munkája kiváltható lesz... Kíváncsi vagyok mikor kell majd feltüntetni az AI-t vagy robotot a társszerzők között. ResearchAI et al.