Gott ist tot – czyli jak Venter dobił leżącego

ResearchBlogging.orgPadł jeden z ostatnich bastionów teizmu – dogmat, że ludzie nie potrafią stworzyć życia z probówki. Przez ostatnich kilka lat wielu badaczy intenstywnie pracowało nad stworzeniem sztucznego życia – rozumianego jako życie, które nie powstało na drodze biologicznej, które nie powstało z organizmu rodzicielskiego, przez podział, czy w jakikolwiek inny sposób. W poszukiwanie rozwiązania tego problemu zaangażowane były takie mózgi jak np. Jack Szostak (jak pamiętacie, tegoroczny laureat nagrody Nobla z medycyny; niektórzy sądzą, że za badania nad sztucznym życiem może kiedyś dostać kolejnego!), George Church z Harvardu, czy wreszcie Craig Venter – biznesmen i nieco arogancki showman, który zaskoczył świat już kilka razy wcześniej, między innymi zsekwencjonowaniem ludzkiego genomu oraz badaniem bioróżnorodności mikrobiologicznego życia morskiego.

J. Craig Venter (z lewej) wraz z drugim z liderów grupy, Hamiltonem Smithem /©JCVI 2010

Tygodnik Science opublikował wczoraj pracę tego ostatniego, Craiga Ventera, opisującą stworzenie pierwszej bakterii z całkowicie syntetycznym genomem.

Żeby nie było jednak tak pięknie, potrzebny jest tutaj typowy dla nauki disklejmer: Venter oczywiście nie stworzył nowego życia, a jedynie wprowadził sztucznie stworzony materiał genetyczny to istniejącej już komórki. Osiągnięciem jest oczywiście możliwość wprowadzenia do komórki informacji zaprojektowanej przez człowieka – i pozostanie tej komórki przy życiu. Jednak wykorzystuje to już istniejącą aparaturę, a nie wytwarza nowej. Do całkowicie syntetycznych komórek jeszcze daleka droga, chociaż pierwsze kroki zostały juz poczynione – np. w laboratorium George’a Churcha dokonano rozłożenia na części pierwsze i ponownego złożenia do kupy rybosomu – aparatu komórkowego odpowiedzialnego za syntezę białek.

Wielu krytyków Ventera zarzuca mu, że nie dokonał niczego nadzwyczajnego – wziął jedynie istniejące technologie i zastosował je równocześnie. Jest w tym sporo racji, a Nobla pewnie Venter i tak nie dostanie, co nie zmienia faktu, że to osiągnięcie stawia go w pierwszej linii na nowym froncie w biologii – froncie biobiznesmenów, zaczynających powoli rozdawać karty w nowym świecie, w którym rządzić będzie dostęp do biologicznej informacji.

O czym więc jest praca Ventera? Autorzy opisują nie tylko dokładną metodę zastosowaną przez nich, ale też i krótką historię dochodzenia do tych rezultatów. A nie było łatwo.

Pierwsze kroki w tym kierunku stawiali już bowiem 15 lat temu, kiedy zsekwencjonowali genom bakterii Mycoplasma genitalium – organizmu o maleńkim genomie zawierającym jedynie 500 genów. Następnie opracowali strategię, która pozwoliła im zbudować od podstaw nowy genom – zmontowany i namnożony wewnątrz komórek drożdży. Jak twierdzą autorzy, na drodze do wprowadzenia tego genomu z powrotem do komórek bakterii stało im wiele przeszków – małych technicznych problemów, które wydają się nieistotne, dopóki nie próbuje się ich obejść i okazuje się, że nagle cały eksperyment przedłuża sie o lata, bo nie jest to takie proste.

Musieli więc badacze opracować metodę odzysku genomów bakteryjnych z komórek drożdży w taki sposób, aby ich nie zniszczyć. Musieli też opanować technikę wprowadzania ich do komórek bakterii. Musieli wreszcie zmienić całkowicie organizm, na którym prowadzili badania, ponieważ wybrana przez nich pierwotnie bakteria rośnie tak wolno, że trwało tygodniami zanim mogli ocenić skuteczność procedur. Przerzucili się więc na dwie większe, ale znacznie szybciej rosnące bakterie z rodzaju Mycoplasma. Aby opanować samą technikę przeszczepu genomu, pobierali genom z M. mycoides i próbowali go wprowadzić do blisko z nią spokrewnionej M. capricolum. Ten prozaiczny proces nastręczył im sporo problemów, ponieważ genom namnażany w drożdżach nie był zmetylowany (metylacja DNA jest jedną z najistotniejszych modyfikacji materiału genetycznego, leżącą u podstaw dziedziczności pozagenowej). Problem ten rozwiązali poprzez metylację zreplikowanych genomów oczyszczoną metylazą pochodzącą z M. capricolum lub alternatywnie – wyłączając w komórkach tej bakterii system chroniący przed obcym DNA.

W pracy opublikowanej wczoraj grupa Ventera połączyła wszystkie te techniki i metody opracowywane przez ostatnią dekadę. Grafika poniżej ilustruje, jak przebiegał proces.

Uproszczona ilustracja metody Ventera /zaadaptowane za ©JCVI 2010

Autorzy twierdzą, że zaproponowana przez nich metoda powinna być aplikowalna do innych genomów. Nie twierdzą oczywiście, że będzie to łatwe – nikt nie może twierdzić w chwili obecnej niczego takiego. Koniec końców, jest to znacznie bardziej skomplikowany proces niż na przykład takie sekwencjonowanie genomu – a tylko to zajęło nam 10 lat, przy niesamowitym nakładzie środków (puryści zresztą będą twierdzić, że ludzki genom nie został jeszcze zsekwencjonowany w pełni). Niemniej potencjał tutaj jest ogromny. Należy jednak pamiętać też o etycznych aspektach całego przedwsięwzięcia – i do wachlarza problemów etycznych związanych z tworzeniem sztucznego życia trzeba jeszcze teraz dorzucić zagrożenie bioterroryzmem (na szczęście miną jeszcze dekady, zanim jakikolwiek terrorysta będzie mógł wykorzystać te technologie).

Teraz pozostaje nam więc czekać na kolejne stwory tworzone w Instytucie Craiga Ventera – a być może na wysyp prac innych grup w tej dziedzinie, bo trudno sobie wyobrazić, żeby ta publikacja nie podniosła kilku profesorom ciśnienia…

Gibson, D., Glass, J., Lartigue, C., Noskov, V., Chuang, R., Algire, M., Benders, G., Montague, M., Ma, L., Moodie, M., Merryman, C., Vashee, S., Krishnakumar, R., Assad-Garcia, N., Andrews-Pfannkoch, C., Denisova, E., Young, L., Qi, Z., Segall-Shapiro, T., Calvey, C., Parmar, P., Hutchison, C., Smith, H., & Venter, J. (2010). Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome Science DOI: 10.1126/science.1190719

Advertisements

18 Comments

  1. Wymienić zasługi PCRu… hmm, czy to w ogóle możliwe w kilku słowach? Pewnie nie.
    Warto wspomnieć choćby poznanie genomu człowieka, produkcję leków (np. insulina żeby nie szukać daleko) i diagnostykę wielu chorób (nowotwory, choroby dziedziczne, autoagresje) i późniejszy monitoring chorego (wspomniany real time). Poza tym epidemiologia ludzi i zwierząt, zastosowania w kryminalistyce, a nawet w sztuce współczesnej (aczkolwiek fanem „portretów DNA” nie jestem) i kontroli jakości (genotypowanie szczepów np. drożdzy piwowarskich, czy choćby kontrola zawartości mięsa w mięsie).

    Wracajac do Ventera, tu http://www.youtube.com/watch?v=QHIocNOHd7A jest konferencja prasowa z jego udziałem. Trzeba przyznać że ma styl, co by o nim nie mówć.

    Lubię

    1. Właśnie zauważyłem wczoraj, że się zapis tej konferencji pojawił na TED i miałem wrzucać.

      A, pytanie za milion: za ile z tych odkryć/badań wykonanych dzięki PCR także przyznano Nobla? ;)

      Lubię

  2. Miski, na studiach to nie robiłeś, tylko nam pokazali, jak się robi PCR, na jednych ćwiczeniach, pamiętasz? Opowiadając przy okazji, że wystarczyłyby garnki z odpowiednio gorącą wodą :-)
    Sama robię PCR rzadko (jak policzę, to może w sumie z dziesięć razy), ale w labie cyklery chodzą na okrągło, a i bardziej wyrafinowane metody, jak real time, też bardzo często.

    Lubię

  3. Oj Nobel za PCR był jednym z najbardziej zasadnych! Bez tej techniki… nie potrafie sobie wyobrazić dzisiejszego life science.

    Ale ten sztuczny genom zrobiono tak, jak ja tworzyłam strony w html’u: metodą copy-paste… Nic nie syntezowano od zera na drodze chemicznej, ale manipulując konstruktami, co jest tylko małym kroczkiem pomiedzy zwykłymi YAC’ami i BACami a prawdziwą inżynierią genetyczna de novo, do której zmierzamy. Taki kroczek naprzód musiał nastąpić, ale nie jest to odkrycie na miarę nowego wieku. Co nie znienia faktu, że armia naukowcow nieźle sę nastarała, bo taka edycja genomu nie jest sprawą trywialną…

    Lubię

    1. Ja robię od lat w life science a PCR robiłem w życiu raz, na studiach ;-)

      A na serio bardziej – ja doceniam PCR i w ogóle techniki, pisałem już o tym. I w zasadzie odkrycia czysto techniczne nawet pasują do testamentu Nobla. To bardziej mój pogląd prywatny, wolę widzieć Nobla (mam na myśli naukowe, oczywiście) bardziej jako nagrodę za odkrycie czy zrozumienie ważnego kawałka świata, niż za zrobienie narzędzia.

      Lubię

      1. Od 10 lat w biologii i ani razu ;) Ale widziałem jak znajomym biologom się przydawało i to bardzo. Więcej – 3/4 z nich nie byłoby w stanie zrobić swoich projektów bez PCR. Co do Nobla to nie mam zdania – jak komuś kiedyś do łba strzeli, żeby mnie zgłosić (hyhy), to się nie obrażę, jeżeli nie – też niezbyt się przejmę :P

        Lubię

      2. No mnie osobiście też się jeszcze nie zdarzyło i jak na razie nie zapowiada się, że się zdarzy. Ale mam wrażenie, że PCR to jeden z tych małych, zmyślnych wynalazków, które choć same nie są może imponujące, to przyczyniają się do odkryć na znacznie większą skalę.

        I tu pytanie: ile przełomów w biologii dokonało się dzięki PCR? To nie jest pytanie retoryczne. Pytam, bo nie wiem.

        Ach, ekolog, co do Nobla – ponoć bardzo niezdrowo jest go dostać za młodu. Oglądałem ostatnio program z prof. Burnell Bell (tej od pulsarów). Jej promotor wraz z dziekanem wydziału zgarnęli Nobla za jej odkrycie. W filmie wiele osób ubolewało nad tym, jak bardzo było to niesprawiedliwe w stosunku do niej (nieuchronnie nasuwa się skojarzenie z Rosalyn Franklin). Natomiast sama pani profesor ze stoickim spokojem na końcu programu mówi, że cieszy się, że nie dostała z nimi tego Nobla, bo to byłby dla niej koniec kariery. A dzięki temu, że została pominięta przy przyznawaniu tej nagrody, nie pomijano jej przy innych odznaczeniach (dostała z tuzin międzynarodowych medali, dwa doktoraty honoris causa i wreszcie Order Imperium Brytyjskiego – co oznacza, że należy tytułować ją Damą). Jak to zauważył jeden z moich kolegów, problem z Noblem – zwłaszcza wczesnym – polega na tym, że potem wszyscy już myślą, że żadna nagroda nie jest godna takiego naukowca, bo przecież nie ma nic lepszego od Nobla. Bzdura wierutna, ale tak to działa. Więc ja dziękuję, poczekam na Nobla, aż będę stary, dostojny, i odznaczony wszystkim innym ;)

        Lubię

  4. „Gott ist tot … Padł jeden z ostatnich bastionów teizmu – dogmat, że ludzie nie potrafią stworzyć życia z probówki. ”

    Rafale, rozumiem, że to bardzo ciekawe wydarzenie. Ale co wspólnego ma z tym teizm i Bóg? Czy mógłbyś powiedzieć kto, gdzie i kiedy twierdził, że naukowcom nigdy nie uda się utworzyć sztucznej podróbki żywej komórki??? I że ma to cokolwiek wspólnego z obroną wiary w Boga? Pomijam już oczywisty fakt, iż odkrycie to dowodzi jedynie tego, że korzystając z powstałego wczesniej projektu można naśladować dzieła Tego, którgo próbujesz nazywać „martwym”. No i oczywiście, że do powstania komórki potrzeban jest inteligencja.

    Lubię

    1. Napisałem już przecież, że z tym teizmem to mnie poniosło. A twierdził mój katecheta na religii, jak jeszcze byłem młody, naiwny i nie wiedziałem, że mogę religię w szkole olać.

      Doświadczenie dowodzi tylko tego, czego dowodzi, czyli że da się zrobić to, co zrobiono. Co też umieściłem w disklejmerze, ale wygląda na to, że nikt nie klika na „czytaj dalej” (jako że jest to pierwsza rzecz, która się po kliknięciu pojawia).

      Ach, i ja nikogo nie nazwałem martwym – ja tylko zacytowałem.

      A o to, czy do powstania komórek potrzeba jest inteligencja nie będę się kłócił, bo to moim zdaniem jest to kwestia potwierdzonych teorii, a Ty mi zaraz przywalisz dogmatem. Ja nie uważam, że można z kreacjonistami prowadzić dyskurs naukowy, a jedynie światopoglądowy, co Cię stawia od razu na straconej pozycji.

      Lubię

      1. Napisałeś „Ja nie uważam, że można z kreacjonistami prowadzić dyskurs naukowy, a jedynie światopoglądowy, co Cię stawia od razu na straconej pozycji.”
        Świetnie ujęte! Muszę sobie to zdanie zapisać albo nawet lepiej – zapamiętać i stosować w razie nagłej potrzeby :)

        Lubię

      2. Maćku, wiem, mój błąd. Czasem mi się ciągle jeszcze zdarza, ale staram się coraz bardziej tego unikać. Z drugiej strony dyskutować w ogóle możemy o czymkolwiek, nie mam nic przeciwko. Chciałem tylko zaznaczyć, że takiej dyskusji ja nie będę traktował serio w kontekście nauki.

        Lubię

  5. Ja uważam to osiągnięcie za rozdmuchane, i bez znaczenia dla teizmu. Przecież owa „sztuczna” informacja genetyczna była przepisana z „naturalnego” genomu. Jakby napisali genom od zera, to by się mogli uważać za panbogów. To co zrobili jest istotne z racji opanowania technikaliów, ale nie widzę żadnego przełomu.

    Lubię

    1. Ach, stąd też disklejmer :P A że opanowanie technikaliów też jest wyczynem, to zaświadczam osobiście, będąc po bezpłodnych dwóch latach opanowania technikaliów.

      Podobnie, wydaje mi się, trochę na wyrost były okrzyki zachwytu nad tym składaniem i rozkładaniem rybosomów – w sensie, że Church i Jewett też nie stworzyli czegoś z niczego. Ale to wszystko to jest chyba niezły start…

      Ale z tym teizmem to rzeczywiście mnie trochę poniosło ;)

      Lubię

      1. Nie no, ja też cenię techniki, i mam szacunek do ludzi, którzy je latami ustawiają.
        Obecny szum przypomina mi trochę Nobla za PCR – OK, sprytna technika, niesłychanie użyteczna, ale zaraz Nobla dawać???

        Lubię

      2. A czemu mianoby nie przyznawać Nobla za techniki? Nagrody Nobla miały być nadawane za znaczące odkrycia bądź wynalazki – jeśli więc realizacja prostego konceptu, na jakim opiera się PCR, kwalifikuje się jako wynazalek, a wydaje mi się, że owszem, to czemu nie nagrodzić jej Noblem?

        Lubię

      3. Też stanę w obronie nagrody Nobla z chemii za techniki i metody! Jeśli ta nagroda nie będzie przyznawania za tego typu odkrycia/udoskonalenia, to ja nie będę miał już szansy :), bo to jakby nie było to akurat moje podwórko… Nobel kilka razy był przyznawany właśnie za takie odkrycia i jako przykład pozwolę sobie przytoczyć rok 1959, kiedy to Jaroslav Heyrovský otrzymał wyróżnienie właśnie za rozwój nowej metody – polarografii i wstęp do woltamperometrii. Kiedyś interesowałem się trochę historią tej (pod)dziedziny…

        Lubię

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s