Craig Venter genetikusnak 15 évbe és 40 millió dollárba került egy bakteriális parazita genomjának szintetizálása. A napokban újabb nagy ugrás történt az összetettebb szintetikus életformák megalkotásához vezető úton: egy nagyrészt alapszakos egyetemi hallgatókból álló kutatócsoport átalakította és aztán legyártotta az élesztőgomba egy teljes kromoszómáját.
A dolog érdekessége, hogy az élesztőgomba eukarióta életforma, vagyis jóval komplexebb genommal rendelkezik, mint Venter baktériuma, avagy az első ember által létrehozott szintetikus élőlény. A most létrehozott szintetikus kromoszóma 272 871 bázispárból áll, ezzel az élesztőgomba teljes genomjának 2,5 százalékát tartalmazza. A kutatócsoport munkája azonban nem áll meg: tagjai nemzetközi konzorciumot hoztak létre az élesztőgomba teljes genomjának öt éven belül történő szintetikus újraalkotására.
A projekt néhány évvel ezelőtt kezdődött, amikor Jef Boeke, a New York Egyetem kutatója elhatározta, hogy szintetizálja az élesztőgomba genomját, és abban jóval drasztikusabb átalakításokat eszközöl, mint Venter csapata tette. Ez utóbbi kutatócsoport vegyi úton, rövidebb szakaszokban hozta létre az 1,1 millió bázispárból álló Mycoplasma mycoides baktérium genomját, majd összekapcsolta a részeket. A gyártási folyamat során néhány „vízjelet” írtak bele a szekvenciába: többek közt a kutatócsoport tagjainak neveit, és néhány híres idézetet rejtettek el a genomban. Összességében azonban nem tértek el az eredeti organizmus genetikai terveitől és nem változtatták meg annak funkcióját, mindössze egy „itt jártunk” üzenetet hagytak abban.
Boeke és társai ezzel szemben úgy gondolták, hogy a munkát az élesztőgomba genomjának jobb megértésére használják fel. Ennek keretében a szintetikus genomból kihagytak egyes elemeket, hogy vizsgálni tudják azok fontosságát. Kivágták például a genomban maguk áthelyezésére képes transzpozonokat, illetve a fehérjéket nem kódoló intron szakaszokat is. Ezen túl egy olyan rendszer elemeit is hozzáadták a tervekhez, amely révén az egyes géneket lehet áthelyezni, illetve eltávolítani, egyenként tesztelve ezek funkcióját.
Az eredeti elképzelés az volt, hogy DNS-szintézissel foglalkozó magáncégeket bíznak meg a módosított genom nagyobb darabjainak létrehozásával. Az első, 90 ezer bázispárból álló szakasz legyártása azonban 50 ezer dollárba került és egy évig tartott, amíg megérkezett. „Rájöttem, hogy ha így folytatjuk, régen halott leszek, mire ez a projekt a végére ér” – mondja Boeke, aki úgy döntött, hogy át kell alakítani az eredeti terveket, hogy normális időhatáron belül eredményeket érhessenek el.
A kutató rövid gondolkodás után rájött, hogy az orra előtt van az ideális munkaerő a feladat kivitelezésére: az egyetemek tele vannak érdeklődő, a kutatásokba szívesen bekapcsolódó hallgatókkal. Az első Hogyan építsünk genomot? című kurzus megtartására 2007 nyarán került sor a Johns Hopkins Egyetemen, ahol azóta minden szemeszterben meghirdetik az órát.
A kurzus keretében minden hallgató megkapja az élesztőgomba genomjának egy kisebb szakaszát. Gyakorlatilag annyi a dolguk, hogy a DNS-szintetizáló berendezés által előállított rövidke genomtöredékekből összeállítsák a feladatul kapott szakaszt. Az elkészült darabokat aztán egy homológ rekombinációnak nevezett technika révén folyamatosan építik be az élesztőgomba genomjába, gyakorlatilag fokozatosan lecserélve annak eredeti részeit az új tervek szerint épült elemekre. Eddig egy teljes kromoszóma készült el ilyen módon, ennek legyártásáról számoltak be tehát a napokban a kutatócsoport tagjai, a megjelent tanulmány szerzői közt pedig az ominózus kurzus számos hallgatója is szerepel.
A változtatások ellenére a szintetikus kromoszómát hordozó sejtek ugyanúgy életképesek és normálisan funkcionálnak, mint természetes társaik. „A kromoszóma 270 ezer bázispárjából több mint 50 ezerhez nyúltunk hozzá valamilyen módon: töröltük, áthelyeztük vagy átírtuk ezeket, ennek ellenére minden jel szerint normálisan működik a rendszer” – mondja Boeke.
A távolabbi tervek, vagyis a teljes genom szintetikus létrehozásához Boeke nemzetközivé tette a projektet, többek közt kínai, brit és más amerikai egyetemek hallgatóit vonva be a kezdeményezésbe. Bár teljes egészében eddig csak egyetlen kromoszóma készült el, a munka oroszlánrészét már elvégezték, hiszen Boeke elmondása szerint a genom fele készen van.
Tom Ellis, az Imperial College London szintetikus biológusa, aki az élesztőgomba 11. kromoszómáját igyekszik újraalkotni hallgatói és kollégái segítségével, úgy véli, hogy a projekt közvetlen tudományos hasznán túl azért is nagyon érdekes és fontos, mert visszavág a szintetikus biológia drága magáncégeinek. Boeke megmutatta, hogy nyitott szemlélettel, érdeklődő hallgatók bevonásával is elérhetők értékes eredmények.
