Oamenii de ştiinţă au reuşit să obţină un organism sintetic unicelular care se divide şi se multiplică la fel ca organismele biologice unicelulare, o reuşită care ar putea duce la construcţia unor nanocomputere şi a unor noi modalităţi de sinteză şi de administrare a unor medicamente, transmite marţi Live Science.

"Sunt foarte multe moduri prin care biologia acestui secol ne poate schimba în bine vieţile", a comentat coordonatoarea echipei de cercetători, Elizabeth Strychalski, şefa Grupului de Inginerie Celulară din cadrul Institutului Naţional american pentru Standarde şi Tehnologie (National Institute of Standards and Technology - NIST). Spre exemplu, Strychalski şi colegii ei doresc să construiască senzori vii care să poată realiza măsurători din mediul ambiant, monitorizând aciditatea, temperatura şi nivelurile de oxigen.

Aceste celule senzoriale pot fi programate să producă anumite substanţe - în special medicamente - şi pot fi plasate în organismul uman, urmând să sintetizeze şi să elibereze respectivul produs farmaceutic exact atunci când bolnavul are nevoie de acesta.

"Una dintre perspective este ca atunci când celula simte o stare de boală, atunci poate sintetiza medicamentul necesar, iar atunci când starea de boală dispare, sinteza medicamentului este oprită", a declarat Strychalski. Alte celule pot fi cultivate în laborator şi pot fi folosite pentru a produce în mod eficient hrană şi energie, în timp ce altele pot fi folosite pentru a realiza funcţii computaţionale la scală moleculară, a adăugat ea.

Acestea sunt însă perspective. Pentru a ajunge acolo, cercetătorii trebuie să descifreze misterele celulei la nivel fundamental, înainte de a încerca să le manipuleze în organismele obţinute sintetic.

În noul studiu, Strychalski şi colegii ei au făcut un pas important spre acest obiectiv şi şi-au publicat rezultatele în numărul din 29 martie al jurnalului Cell. Ei au început cu o celulă sintetică denumită JCVI-syn3.0, ce a fost creată în 2016 şi care conţine doar 473 de gene - pentru comparaţie, bacteria Escherichia coli dispune de aproximativ 4.000 de gene.

Aceste celule sintetice extrem de simple au fost create din bacteria Mycoplasma genitalium, un microb cu transmitere sexuală, din care cercetătorii au extras ADN-ul natural. Prin crearea liniei celulare JCVI-syn3.0 cercetătorii au dorit să afle ce gene sunt absolut esenţiale pentru supravieţuirea şi funcţionarea minim-normală a unui organism unicelular, şi respectiv care dintre gene sunt de prisos.

Însă, dacă celulele JCVI-syn3.0 îşi pot sintetiza proteinele necesare şi îşi pot replica ADN-ul fără probleme, ele nu se pot diviza în sfere uniforme. În schimb, ele s-au divizat aleator, producând celule-progenitură de multiple forme şi dimensiuni. Strychalski şi echipa ei au încercat să rezolve această problemă adăugând o parte dintre genele excluse iniţial din celule, pentru a identifica numărul minim de gene necesar pentru ca respectiva celulă să se poată reproduce formând o altă celulă sferică uniformă.

Foto: E. Strychalski/NIST and J. Pelletier/MIT / nist.gov

După ani de muncă, cercetătorii au obţinut linia celulară JCVI-syn3A, formată din celule ce conţin un total de 492 de gene. Şapte dintre aceste gene au o importanţă critică pentru un proces normal de diviziune celulară.

"Un anumit număr de gene din celula minimală nu aveau o funcţie cunoscută", a declarat şi James Pelletier, cercetător de la Massachusetts Institute of Technology (MIT) şi co-autor al acestui studiu. În mod similar, "am descoperit şi că unele dintre genele de care celula a avut nevoie pentru a se diviza nu aveau funcţii cunoscute în prealabil", a adăugat el. Reintroducerea în celula minimală a acestor gene i-a permis să se dividă în celule sferice perfect uniforme.

Unele dintre aceste gene importante interacţionează probabil cu membrana celulară, pe baza secvenţelor lor genetice, mai explică Pelletier. Acest lucru poate însemna că ele modifică proprietăţile fizice ale membranei, făcând-o suficient de maleabilă pentru a se diviza corect, sau că generează forţe în cadrul membranei care încurajează diviziunea celulară. Deocamdată însă cercetătorii nu ştiu care este mecanismul specific folosit de aceste gene pentru a realiza diviziunea celulară.

"Studiul nostru nu a fost conceput pentru a descoperi mecanismele intracelulare asociate fiecăreia dintre aceste gene cu funcţii necunoscute. Acest lucru va fi obiectivul unui studiul ulterior", a adăugat şi Strychalski.AGERPRES/(AS - autor: Codruţ Bălu, editor: Mariana Ionescu, editor online: Adrian Dădârlat)

Sursa foto: nist.gov