Gutxieneko zelula artifizialak: ikerketa medikorako nahikoa bizitza sortzea

• Egilea:
• Egilearen izena

  Quantumrun Prospektiba
• Abenduaren 23, 2022

Ikuspegiaren laburpena

Bizitzaren funtsezkoak arakatuz, zientzialariek genomak murrizten aritu dira zelula minimoak sortzeko, bizitzarako beharrezkoak diren oinarrizko funtzioak agerian utziz. Ahalegin horiek ustekabeko aurkikuntzak eta erronkak ekarri dituzte, hala nola zelulen forma irregularrak, funtsezko genetikoak hobetzea eta ulertzea bultzatuz. Ikerketa honek biologia sintetikoan aurrerapenetarako bidea zabaltzen du, droga garapenean, gaixotasunen azterketan eta medikuntza pertsonalizatuan aplikazio potentzialak dituena.

Gutxieneko zelula artifizialen testuingurua

Gutxieneko zelula artifizialak edo genomaren minimizazioa biologia sintetiko praktikoa da, funtsezko geneen arteko elkarrekintzak funtsezko prozesu fisiologikoak nola sortzen dituen ulertzeko. Genomaren minimizazioak diseinu-eraiki-proba-ikasi metodo bat erabili zuen, segmentu genomiko modularren ebaluazioan eta konbinazioan oinarritzen zen transposoien mutagenesiaren (geneak ostalari batetik bestera transferitzeko prozesua) geneen ezabaketak gidatzen laguntzeko. Metodo honek alborapena murriztu zuen funtsezko geneak aurkitzerakoan eta zientzialariei genoma eta zer egiten duen aldatzeko, berreraikitzeko eta aztertzeko tresnak eman zizkien.

2010ean, AEBetako J. Craig Venter Institutuko (JVCI) zientzialariek Mycoplasma capricolum bakterioaren DNA arrakastaz ezabatu zutela eta ordenagailuz sortutako DNArekin ordezkatu zuten, Mycoplasma mycoides, beste bakterio batean oinarrituta. Taldeak JCVI-syn1.0 edo "Sintetikoa" izena jarri zion bere organismo berriari. Organismo hau ordenagailuko gurasoek osatzen zuten Lurreko lehen espezie auto-erreplikatzen zen. Zientzialariei bizitza nola funtzionatzen zuen ulertzen laguntzeko sortu zen, zeluletatik hasita. 

2016an, taldeak JCVI-syn3.0 sortu zuen, beste edozein bizitza sinple ezagutzen baino gene gutxiago dituen organismo zelulabakarra (473 gene bakarrik JVCI-syn1.0-ren 901 geneekin alderatuta). Hala ere, organismoak ezusteko moduetan jokatu zuen. Zelula osasuntsuak sortu beharrean, forma bitxiak sortu zituen autoerreplikatzerakoan. Zientzialariek konturatu ziren jatorrizko zelulari gene gehiegi kendu zizkiotela, zelulen zatiketa normalaren arduradunak barne. 

Eragin disruptiboa

Ahalik eta gene gutxien dituen organismo osasuntsu bat aurkitzeko erabakita, Massachusetts Institute of Technology (MIT) eta National Institute of Standards and Technology (NIST) biofisikariek JCVI-syn3.0 kodea birnahastu zuten 2021ean. Bat sortu ahal izan zuten. JCVI-syn3A izeneko aldaera berria. Zelula berri honek 500 gene baino ez baditu ere, zelula arrunt baten antzera jokatzen du ikertzaileen lanari esker. 

Zientzialariak lanean ari dira zelula are gehiago kentzeko. 2021ean, M. mycoides JCVI-syn3B izenez ezagutzen den organismo sintetiko berri batek 300 egunez eboluzionatu zuen, egoera ezberdinetan muta daitekeela frogatuz. Bioingeniariak ere baikor daude organismo arinago batek zientzialariei bizitza oinarrizko mailan aztertzen eta gaixotasunek nola aurrera egiten duten ulertzen lagun diezaiekeen.

2022an, Illinoiseko Unibertsitateko Urbana-Champaign-eko, JVCI-ko eta Alemaniako Technische Universität Dresden-eko zientzialari talde batek JCVI-syn3A-ren eredu informatikoa sortu zuten. Eredu honek bere bizitza errealeko analogikoaren hazkundea eta egitura molekularra zehaztasunez iragar ditzake. 2022tik aurrera, ordenagailu batek simulatu duen zelula osoko eredurik osatuena izan zen.

Simulazio hauek informazio baliotsua eman dezakete. Datu hauek metabolismoa, hazkundea eta informazio genetikoa ziklo zelularraren prozesuak barne hartzen dituzte. Analisiak bizitzaren printzipioak eta zelulek nola kontsumitzen duten energia ezagutzeko aukera eskaintzen du, aminoazidoen, nukleotidoen eta ioien garraio aktiboa barne. Gutxieneko zelulen ikerketa hazten doan heinean, zientzialariek biologia sintetiko sistema hobeak sor ditzakete, drogak garatzeko, gaixotasunak aztertzeko eta terapia genetikoak ezagutzeko erabil daitezkeen.

Gutxieneko zelula artifizialen inplikazioak

Gutxieneko zelula artifizialen garapenaren ondorio zabalagoak izan daitezke: 

• Lankidetza globalagoak ikerketarako bizi-sistema baxuak baina funtzionagarriak sortzeko.
• Ikaskuntza automatikoa eta ordenagailuaren modelizazioaren erabilera areagotu da egitura biologikoak mapatzeko, hala nola odol-zelulak eta proteinak.
• Biologia sintetiko aurreratua eta makina-organismo hibridoak, body-on-a-chip eta robot biziak barne. Hala ere, esperimentu hauek zientzialari batzuen kexa etikoak jaso ditzakete.
• Bioteknologia eta biofarmazia-enpresa batzuek biologia sintetikoko ekimenetan inbertitzen dute drogen eta terapiaren garapenak azkartzeko.
• Edizio genetikoan berrikuntza eta aurkikuntzak areagotu dira zientzialariek geneei buruz eta nola manipula daitezkeen gehiago ikasten duten heinean.
• Ikerketa bioteknologikoari buruzko araudi hobetua praktika etikoak bermatzeko, osotasun zientifikoa eta publikoaren konfiantza bermatuz.
• Biologia sintetikoan eta bizi-forma artifizialetan oinarritutako hezkuntza- eta prestakuntza-programa berrien agerpena, zientzialarien hurrengo belaunaldia trebetasun espezializatuekin hornituz.
• Osasun-estrategien aldaketa medikuntza pertsonalizaturantz, zelula artifizialak eta biologia sintetikoa erabiliz neurrira egindako tratamendu eta diagnostikoetarako.

Kontuan hartu beharreko galderak

• Biologia sintetikoan lan egiten baduzu, zeintzuk dira zelula minimoen beste onura batzuk?
• Nola lan egin dezakete erakundeek eta erakundeek elkarrekin biologia sintetikoa aurrera egiteko?