stanice
© Kate Adamala, Adamala LabFluorescentna mikroskopska snimka SpudCella – sintetičke stanice sastavljene u potpunosti od neživih kemijskih komponenti - tijekom diobe
Znanstvenici sa Sveučilišta u Minnesoti objavili su da su stvorili prvu sintetičku stanicu u potpunosti izgrađenu od neživih komponenti te svjedočili njezinom cjelokupnom "životnom" ciklusu, uključujući i diobu. Projekt nazvan SpudCell predstavlja značajan korak u sintetičkoj biologiji, iako istraživanje još čeka službenu objavu i stručnu recenziju, piše ScienceAlert.

Dokaz da životu ne treba "čarobna iskra"

"Ovo je najfascinantnija i najvažnija stvar koju sam ikada napravila u svom radu, a spoznaja da se to stvarno događa prilično je sporo sjedala", izjavila je sintetička biologinja Kate Adamala, jedna od voditeljica projekta.

"U kemiji smo replicirali ono što je prije bilo moguće samo u biologiji: potpuni skup staničnog ponašanja. To dokazuje da najosnovnije životne funkcije, poput rasta i replikacije, ne trebaju nikakvu tajanstvenu, čarobnu iskru", pojasnila je.

Stanica s genomom manjim od minimuma

SpudCell ima genom od samo 90 kilobaznih parova (kbp). Usporedbe radi, ljudski genom sadrži oko 3 milijuna kbp, a biolozi su ranije pretpostavljali da je za pravilno funkcioniranje žive stanice potrebno najmanje 113 kbp genetskih podataka. Čini se da SpudCell pomiče te granice.

Svaka umjetna stanica sastoji se od liposoma - masne sfere koja oponaša vanjsku membranu prave stanice - unutar koje se nalazi sedam plazmida, malih jedinica DNK. Tih sedam plazmida zajedno čini genom SpudCell-a.

"Stanica" je također opremljena ugrađenim sustavom za ekspresiju proteina, koji genetske upute iz DNK prevodi u djelovanje. To joj omogućuje da hranjive tvari iz okolne tekućine pretvara u korisne materijale i potiče diobu.

Ograničenja i znanstvene kritike

Iako je postignuće značajno, rad je naišao na prepreke pri objavljivanju. Kako piše časopis Science, jedan recenzent prestižnog znanstvenog časopisa Cell odbio je rad uz obrazloženje da se ne radi o pravoj biologiji.

To je djelomično zato što SpudCell ne ispunjava sve uvjete za "pravi život": ne može se samostalno replicirati kroz više generacija, što znači da ne može ni evoluirati.

Također ne može proizvesti vlastiti sustav za ekspresiju proteina niti regulirati metabolizam, već se u potpunosti oslanja na tvari iz tekućeg medija u kojem se nalazi. Uz to, nema citoskelet, unutarnju potpornu strukturu prirodnih stanica, što znači da ne može prenositi materijale ni uklanjati otpad.

"Mislim da biolozi možda ne cijene značaj kemijsko-inženjerske jednostavnosti minimalne stanice", objasnila je Adamala. "SpudCell ne izgleda impresivno ako ga ocjenjujete prema mjerilima prirodnih bioloških sustava: ima vrlo spor ciklus rasta i replikacije te metabolizam koji zahtijeva puno održavanja."

Minijaturne tvornice budućnosti

Postavlja se pitanje zašto znanstvenici uopće žele stvarati umjetne stanice. Osim istraživanja temeljnog pitanja o pragu života, budući sintetički sustavi nalik stanicama mogli bi biti dizajnirani da djeluju kao minijaturne biološke tvornice za proizvodnju lijekova, biomaterijala, kemikalija i drugih korisnih tvari.

Iako se genetski modificirane bakterije već koriste u tu svrhu, potpuno sintetička stanica mogla bi omogućiti veću učinkovitost i specifičnost.

"Naš je cilj postići potpunu operativnu sposobnost za biološki inženjering", rekla je Adamala. "Da bismo to učinili, moramo znati gdje se nalazi svaki gradivni blok, potreban nam je potpuni nacrt. To je ono što SpudCell pruža, za razliku od bilo koje druge poznate stanice. Imamo potpune sheme, tako da možemo graditi na toj platformi."

Korak prema potpunom inženjeringu biologije

Unatoč ograničenjima, ovaj rad pruža dokaz koncepta na kojem drugi znanstvenici mogu graditi. Kad je Adamala prvi put vidjela rezultate, kaže da je bila šokirana. "Bila sam vrlo sretna, osjećala sam olakšanje i bila sam pomalo sumnjičava jer uvijek dvostruko i trostruko provjeravam rezultate. Do trenutka kad su sve kontrole i njihove kontrole bile gotove, to više nije bilo iznenađenje."

Adamala se nada da će drugi znanstvenici proširiti ovu platformu. "Nadam se da će drugi nadograditi ovu platformu kako bi dodali robusniju diobu - neka netko ugradi citoskelet, molim vas! - i robusnije metaboličke putove", dodala je. "Nakon toga, uzet ću godinu dana odmora ili napraviti nešto drugo ludo za proslavu."

Istraživanje još nije prošlo recenziju, no prednacrt je dostupan na web stranici neprofitne bioinženjerske institucije Biotic, koju je Adamala suosnovala.