A legjelentősebb választóvonal a biológiában nem a növények és az állatok, és nem is az egysejtűek és a többsejtűek között húzódik, hanem a prokarióták és az eukarióták között. A prokarióták nagyságrendekkel egyszerűbbek: DNS-ük köralakú és 500 ezer, illetve 10 millió közötti bázispárból áll. Az eukarióták genomja sokkal nagyobb és sokkal bonyolultabb is ennél. Több százmillió, esetenként több milliárd bázispárból tevődik össze, amelyek kromoszómákba rendeződnek a sejtmagon belül.
Az eltérésekből adódóan egy prokarióta genomot sokkal egyszerűbb mesterségesen előállítani, mint az eukarióta génállományt. A napokban azonban fontos lépés történt ez utóbbi területen is, egy kutatócsoport tagjai ugyanis arról számoltak be a Science oldalain, hogy az élesztőgomba öt szintetikus kromoszómáját hozták létre sikerrel. A Szintetikus Élesztőgenom Projekt (Sc2.0) 2014-ben már létrehozott egy mesterséges kromoszómát, ami azt jelenti, hogy az öt újabb darabbal már a teljes genom több mint egyharmadának mesterséges újraalkotását teljesítették a szakértők. A maradék tíz kromoszómán még dolgoznak, de rövidesen ezekkel is elkészülnek.
A teljes kromoszómák egyben való megépítése helyett a kutatók először 750 bázisos láncokat hoznak létre, majd ezeket kapcsolják össze 10 ezer bázisos szakaszokká. A következő lépésben ezekből 30–60 ezer bázisos láncok készülnek, amelyeket aztán egyesével beültetnek természetes élesztőkromoszómákba, fokozatosan lecserélve azok eredeti darabjait. A szakértők minden beültetés után ellenőrzik, hogy a sejt továbbra is képes-e a működésre és az osztódásra, és ha rendben találnak mindent, akkor állnak neki a következő szakasz egy újabb szintetikus darabra való leváltásának.
Az egész gyakorlatnak persze nem sok értelme lenne, ha ugyanazt juttatnák be, ami eredetileg is a sejtmagban volt. A szintetikus DNS lényege ugyanis pontosan abban áll, hogy a mesterségesen készülő genom szabadon manipulálható. És az Sc2.0 szakértői pontosan ezzel próbálkoznak.
A kutatás jelenlegi fázisában az elsődleges cél a fölösleges genomszakaszok törlése. Az első teljes szintetikus génállomány a tervek szerint 8 százalékkal kisebb lesz, mint a természetes élesztőgenom. A munka során ugyanis kiiktatják azokat az apró szakaszokat a DNS-ből, amelyeknek látszólag semmilyen funkciójuk nincs. Ezeket a részeket nem mindig könnyű azonosítani, hiszen az elmúlt évtizedek során számos, korábban feleslegesnek hitt DNS-szakaszról derült ki, hogy van funkciója, de azért továbbra is akadnak ilyen részek a genomban.
A másik dolog, amit a szakértők a jelenlegi fázisban megtesznek, hogy egységesítik a genombeli jelzéseket. Jelenleg a gének végén három különböző nukleotidhármas is kódolhatja a stopjelzést (TAG, TAA, TGA). A kutatók ezek egyikét szeretnék kiiktatni, lecserélve azt a megmaradó két stopjelzés egyikére, mivel azt remélik, hogy a felszabaduló kodon révén egy újabb aminosavat lehet bevonni a fehérjeszintézisbe. Ha ez sikerülne, teljesen újfajta fehérjéket, és velük új funkciókat lehetne létrehozni.
Ezen kívül még egy fontos változtatást akarnak megvalósítani a szakértők. A DNS replikációja alatt gyakran útban levő, és zavart okozó géneket egy új kromoszómára kívánják telepíteni (gyakorlatilag karanténba helyezve ezeket), így a mesterséges genom 16 kromoszómából fog állni.
A projekt célja kettős. Ennek révén egyrészt könnyebben lehetnek újfajta genomok létrehozhatók. A génmódosított élesztőgombák már jelenleg is számtalan különböző feladatot látnak el, amely eltér ezen élőlények eredeti funkciójától: vakcinákat, hatóanyagokat és speciális vegyületeket termelnek. Az Sc2.0 mesterséges genomja révén jelentősen bővülhet az így létrehozható anyagok sora.
A másik cél pedig olyan technikák kidolgozása és tesztelése, amelyek majd más eukarióta genomok esetén is használhatók lehetnek. Ez pedig egy olyan irány, amiről még sokat fogunk hallani és vitázni a következő években. A jelenlegi génmódosító módszerek adta opciók eltörpülnek azon lehetőségek mellett, amelyek akkor válhatnak valóra, ha teljes genomokat lehet szintetizálni. Az előbbiekkel ugyanis csak a genom egy kicsiny része írható át, az Sc2.0 módszerével viszont teljesen új genomokat és velük újfajta működésű élőlényeket lehet majd létrehozni. Ami egyszerre tűnik fantasztikus és nagyon veszélyes lehetőségnek.
