211service.com
Halvsyntetisk livsform nå fullt bevæpnet og operativ
William B. Kiosses, PhD, Scripps Research Institute
Hver levende ting på jorden lagrer instruksjonene for liv som DNA, ved å bruke de fire genetiske basene A, G, C og T.
Alle unntatt én, altså.
I San Diego-laboratoriet til Floyd Romesberg - og ved en oppstart han grunnla - vokser bakterier med en utvidet genetisk kode. De har to bokstaver til, et unaturlig par han kaller X og Y.
Romesberg, leder for et laboratorium ved Scripps Research Institute, endret først genene til bakterien E coli for å huse de nye DNA-komponentene i 2014. Nå, for første gang, bruker bakteriene sin utvidede kode til å produsere proteiner med like uvanlige komponenter.
Vi ønsket å bevise konseptet om at hvert trinn med informasjonslagring og gjenfinning kunne formidles av et unaturlig basepar, sier han. Det er ikke en kuriositet lenger.
Bakterien kalles en semisyntetisk organisme, siden mens den har et utvidet alfabet, har resten av cellen ikke blitt endret. Likevel sier Peter Carr, en biologisk ingeniør ved MITs Lincoln Laboratory, at det antyder at forskere bare begynner å lære hvor langt livet kan redesignes, et konsept kjent som syntetisk biologi.
Vi vet ikke hva de endelige grensene er for vår evne til å konstruere levende systemer, og denne artikkelen viser at vi ikke er begrenset til fire baser, sier han. Jeg synes det er ganske imponerende.
Menneskeheten har blitt skuffet i søken etter å finne liv på Mars eller Jupiter. Likevel antyder de fremmede bakteriene som vokser i San Diego at vår jordbiologi ikke er den eneste mulige. Det antyder at hvis livet hadde utviklet seg andre steder, kunne det ha gjort det ved å bruke veldig forskjellige molekyler eller forskjellige krefter, sier Romesberg. Livet slik vi kjenner det er kanskje ikke den eneste løsningen, og kanskje ikke den beste.
Romesbergs innsats for å legge et genetisk gjøkegg i bakterier startet for 15 år siden. Etter å ha laget et kandidatpar med nye genetiske bokstaver, var det første trinnet å legge dem til en bakteries genom og vise at den kunne bruke dem til å lagre informasjon. Det vil si, kunne organismen holde seg til det unaturlige DNA og også kopiere det trofast etter hvert som det delte seg?
Svaret, viste laboratoriet hans i 2014, var ja. Men tidlige versjoner av bakteriene var ikke for sunne. De døde eller ble kvitt de ekstra bokstavene i deres DNA, som er lagret i et minikromosom kalt et plasmid. Med Romesbergs ord manglet kreasjonene hans det virkelige livs styrke.
Innen dette året hadde teamet utviklet en mer stabil bakterie. Men det var ikke nok å gi kimen en delvis fremmed kode - den måtte bruke den koden for å lage et delvis fremmed protein. Det er hva Romesbergs team rapporterer i dag i journalen Natur , sier det har gjort.
Ved å bruke de ekstra bokstavene instruerte de bakterier til å produsere et glødende grønt protein som inneholder en enkelt unaturlig aminosyre. Vi lagret informasjon, og nå hentet vi den. Det neste er å bruke det. Vi skal gjøre ting ingen andre kan, sier Romesberg.
Den praktiske gevinsten til en organisme med et større genetisk alfabet er at den har et større ordforråd – den kan sette sammen proteiner med komponenter som vanligvis ikke finnes i naturen. Det kan løse noen vanskelige problemer innen medisinsk kjemi, som er kunsten å forme molekyler slik at de gjør akkurat det som er ønsket i kroppen, og ingenting som ikke er det.
Å forfølge slike mål er en startup Romesberg grunnlagt, kalt Synthorx. Det har samlet inn 16 millioner dollar så langt og håper å gjøre vitenskapen om til nye medisiner. Et prosjekt har som mål å lage en ny versjon av interleukin-2, et kreftmedisin med noen ekle bivirkninger. Kanskje de semisyntetiske bakteriene kunne fikse det ved å bytte inn noen uvanlige komponenter på nøkkelpunkter. Dette selskapet må ut av laboratoriet og inn på klinikken, sier den nylig installerte administrerende direktøren, Laura Shawver.
Carr sier at en utvidet genetisk kode kan ha implikasjoner utover å gi en snarvei for programmering av nye egenskaper til proteiner. Han tror også de nye bokstavene kan brukes til å skjule informasjon på måter andre biologer ikke lett kunne se. Det kan være nyttig for å skjule intellektuell eiendom eller kanskje for å skjule et biovåpen.