Genoma sintetizatu artifizial osoa zuten zelulak 2010ean aurkitu ziren lehen aldiz, eta zelula-zatiketa egitean morfologia anormala erakusten zuen genoma minimalista duen zelula bat eratorri zen . Duela gutxi, zelula minimalista honi gene-talde bat gehitu zitzaion, eta horrek zelula-zatiketa normala berreskuratu zuen.
Zelulak bizitzaren oinarrizko unitate estruktural eta funtzionalak dira, Schleiden eta Schwann-ek 1839an proposatutako teoria bat. Ordutik, zientzialariek zelulen funtzioak ulertzeko interesa izan dute, kode genetikoa guztiz deszifratzen saiatuz, zelula nola hazten eta zatitzen den ulertzeko, antzeko motako zelula gehiago sortzeko. DNA sekuentziazioaren etorrerarekin, genomaren sekuentzia deszifratzea posible izan da, eta horrela, bizitzaren oinarria ulertzeko zelulen prozesuak ulertzen saiatuz. 1984. urtean, Morowitzek mikoplasmen azterketa proposatu zuen, hazkuntza autonomoa izateko gai diren zelula sinpleenak , bizitzaren oinarrizko printzipioak ulertzeko.
Harrezkero, hainbat saiakera egin dira genomaren tamaina zenbaki minimalista batera murrizteko, oinarrizko funtzio zelular guztiak betetzeko gai den zelula bat sortuz. Esperimentuek lehen aldiz Mycoplasma mycoides 1079 Kb-ko genomaren sintesi kimikora eraman zuten 2010. urtean, eta JCVI-syn1.0 izena eman zioten. Hutchinson III et al.-ek (1) JCVI-syn1.0-n egindako ezabapen gehiagok JCVI-syn3.0 sortu zuten 2016an, 531 Kb-ko genomaren tamaina zuena, 473 generekin eta 180 minutuko bikoizketa-denborarekin, nahiz eta zelula-zatiketaren morfologia anormala izan. Oraindik ere 149 gene zituen funtzio biologiko ezezagunekin, bizitzarako ezinbestekoak diren elementu oraindik aurkitu gabeak daudela iradokiz. Hala ere, JCVI-syn3.0-k plataforma bat eskaintzen du bizitzaren funtzioak ikertzeko eta ulertzeko, genoma osoaren diseinuaren printzipioak aplikatuz.
Duela gutxi, 2021eko martxoaren 29an, Pelletier eta lankideek (2) JCVI syn3.0 erabili zuten zelulen zatiketarako eta morfologiarako beharrezkoak diren geneak ulertzeko, JCVI syn3.0-ren genoman 19 gene sartuz , zelula zatitzean JCVI syn3.0A sortuz. JCVI syn1.0-ren antzeko morfologia du. 19 gene horietatik 7k bi zelula zatiketarako gene ezagun eta funtzio ezezaguneko mintz-elkartutako proteinak kodetzen dituzten 4 gene dituzte, eta horiek guztiek JCVI-syn1.0-ren antzeko fenotipoa berreskuratu zuten. Emaitza honek zelula zatiketarako eta morfologiaren izaera poligenikoa iradokitzen du genomikoki minimoa den zelula batean.
JCVI syn3.0 bere genoma minimalista dela eta bizirauteko eta ugaltzeko gai denez , organismo eredu gisa erabil daiteke gizakientzat eta ingurumenarentzat onuragarriak izan daitezkeen funtzio anitzak dituzten zelula mota desberdinak sortzeko. Adibidez, plastikoak disolbatzera eramaten duten geneak sar daitezke, sortutako organismo berria plastikoak modu biologikoan degradatzeko erabil dadin. Era berean, fotosintesiarekin lotutako geneak gehitzea aurreikus daiteke JCVI syn3.0-n, atmosferako karbono dioxidoa erabiltzeko aukera emanez, horrela karbono dioxidoaren mailak murriztuz eta berotze globala murrizten lagunduz, gizateriak duen klima-arazo nagusia. Hala ere, esperimentu horiek kontu handiz hartu behar dira, ingurumenean askatu ondoren kontrolatzea zaila den superorganismo bat ez askatzeko.
Hala ere, genoma minimalista duen zelula bat edukitzearen eta haren manipulazio biologikoaren ideiak funtzio anitzeko zelula mota desberdinak sortzea ekar dezake, gizateriak dituen arazo nagusiak eta bere azken biziraupena konpontzeko gai direnak. Hala ere, aldea dago zelula guztiz sintetiko bat sortzearen eta genoma funtzionalki sintetiko bat sortzearen artean . Zelula artifizial guztiz sintetiko ideal batek genoma sintetizatu bat eta osagai zitoplasmatiko sintetizatuak izango lituzke, zientzialariek datozen urteetan lehenago baino beranduago lortu nahi luketen balentria, aurrerapen teknologikoak gailurrera iristen diren heinean.
Azken garapena hazteko eta zatitzeko gai den zelula guztiz sintetikoa sortzeko urratsa izan liteke.
***
References:
- Hutchison III C, Chuang R., et al 2016. Bakterio minimo baten diseinua eta sintesia genoma. Zientzia 25 2016ko martxoa: liburukia. 351, 6280 alea, aad6253
DOI: https://doi.org/10.1126/science.aad6253
- Pelletier JF, Sun L., et al 2021. Genetikoki gutxieneko zelula batean zelula zatitzeko eskakizun genetikoak. Zelula. Argitaratutakoa: 29eko martxoaren 2021a. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.03.008
***
