Bakterie ze sztucznie zaprojektowanym genomem
Katarzyna Kopka | 2007-07-12
Mikroorganizmy ze sztucznie zaprojektowanym genomem to najnowszy projekt firmy biotechnologicznej - Instytutu J. Craig’a Venter’a . Naukowcom udało się przeprowadzić udany zabieg zamiany całego genomu u prostej bakterii z rodziny Mycoplasma. Środowisko naukowe jest jednak podzielone co do rzeczywistej wartości przedsięwzięcia.
Craig Venter, amerykański biolog, miał ogromny udział w pracach nad ludzkim genomem. Był jednym z naukowców firmy Celera Genomics, która prowadziła prace w ramach Human Genome Project. W 2002 roku odszedł od Celera Genomics i założył J. Craig Venter Science Foundation i J. Craig Venter Institute. Został laureatem wielu nagród, typowano go również jako zeszłorocznego laureata nagrody Nobla.
Tym razem Craig Venter wraz ze swoją grupą naukowców z Instytutu J. Craig Venter’a w Rockville, podjął się przedsięwzięcia mającego na celu opracowanie metody umożliwiającej uzyskiwanie organizmów ze sztucznie zaprojektowanym genomem. Zaczęto od przeniesienia całego genomu z jednego organizmu do innego. Naukowcy osiągnęli tu niewątpliwy, choć pozostawiający wiele wątpliwości sukces.
Badania prowadzono na dwóch bakteriach: Mycoplasma mycoides i Mycoplasma capricolum. Pierwsza z nich była donorem genomu, druga natomiast jego nowym gospodarzem. Rodzina Mycoplasma to bardzo proste bakterie, nie posiadające ściany komórkowej co znacznie ułatwia pobranie materiału genetycznego.
Pierwszym etapem było wprowadzenie do przenoszonego genomu o dwóch dodatkowych genów. Pierwszy z nich dawał nowemu gospodarzowi oporność na antybiotyki. Drugi gen pozwalał na uwidocznienie właściwego włączenia genomu poprzez pojawiającą się jasnoniebieską barwę. W obecności antybiotyku ginęły bakterie pozbawione genu oporności; w pozostałych, z nowym genomem ulegał ekspresji gen „ niebieskiej barwy”.
Naukowcy nie znają dokładnie mechanizmu odpowiedzialnego za zastąpienie DNA gospodarza nowym genomem. Wiadomo jednak, iż niektóre geny po zajęciu miejsca „starych” ulegają prawidłowej ekspresji. Chromosomy dawcy, z których uprzednio zostały usunięte białka, „restartowały” komórkę biorcy. Ilość komórek, w których nastąpiła zamiana genomów dowodzi, że jest to zabieg jak najbardziej realny do wykonania. Jednak jego wydajność- jedna komórka z nowym genomem na każde 150 000 komórek jest niska; powiedział John Glass – mikrobiolog z laboratorium Venter’a. Naukowcy uważają jednak, iż są zdolni znacznie podwyższyć tą wartość.
To pierwsze badania, których obiektem jest transfer całego genomu. Wcześniej naukowcy modyfikowali organizmy poprzez przenoszenie pojedynczych genów lub odcinków DNA.
Jakie jednak mogłoby być praktyczne zastosowanie takiej modyfikacji? Naukowcy widzą tu wiele praktycznych aspektów. „Sztucznie” zaprojektowane mikroorganizmy miałyby m.in. produkować biopaliwo, oczyszczać środowisko, a także produkować enzymy np. rozkładające ropę naftową. Ich działalność byłaby zupełnie różna od mikroorganizmów naturalnie występujących w przyrodzie.
Naukowcy są jednak podzieleni co do roli, jaką miałyby odegrać badania Ventera. Wielu z nich pozostaje zwolennikami dotychczasowych metod biotechnologicznych z zastosowaniem częściowych modyfikacji genomu gospodarza. Ich zdaniem metody te sprawdzają się doskonale i są znacznie mniej skomplikowane. Z powodzeniem uzyskuje się mikroorganizmy produkujące pożądane substancje, jak chociażby E. coli wykorzystywana do produkcji leków.
Próby uzyskania sztucznie zaprojektowanych chromosomów są jeszcze w fazie początkowej. Rolą naukowców jest przede wszystkim umieszczenie takich struktur w żywych komórkach oraz takie ich zaprojektowanie by ulegały prawidłowej ekspresji. Przeprowadzenie eksperymentu na bardziej skomplikowanych organizmach może okazać się trudne. Pozostaje również pytanie jak będzie zachowywał się sztucznie zaprojektowany genom w żywych komórkach.
Źródła:
- Yahoo News: LAURAN NEERGAARD: Scientists swap genes in bacteria, 29.06.2007,
- Yahoo News: Replacing a genome boosts race to develop designer bugs: study, 29.06.2007
Komentarze
Nika | 2007-07-16 00:00:00
A co to są bakerie?
---
dziękuję bardzo, już poprawione :)
qw | 2007-07-25 00:00:00
Jak wynika z artykułu eksperymenty z genomem to jeszcze "małpia robota". Prawdziwa, wartościowa wiedza będzie wynikiem "wylistowania" i zrozumienia ciągu isntrukcji, które system wykonuje przy produkcji.