Μικρόβια με τεχνητό γενετικό υλικό (DNA) κατάφεραν να κατασκευάσουν για πρώτη φορά στην Ιστορία επιστήμονες στις ΗΠΑ. Δεν σταμάτησαν όμως εκεί. Ενώ το φυσικό DNA περιλαμβάνει μόνο τέσσερα γράμματα του «αλφαβήτου της ζωής» (νουκλεοτίδια), το τεχνητό περιλαμβάνει έξι επιτρέποντάς του να κάνει πολύ πιο σύνθετες πρωτεΐνες, οι οποίες αποτελούν τα δομικά στοιχεία της ζωής. Η εξέλιξη αυτή σημαίνει ότι σύντομα θα αποκτήσουμε νέου τύπου αντιβιοτικά, εμβόλια, φάρμακα για τον καρκίνο, αλλά και υλικά που δεν υπάρχουν ούτε ως ιδέα σήμερα. Διεθνείς οικονομικοί αναλυτές σπεύδουν να δηλώσουν στη «Γουόλ Στριτ Τζέρναλ» ότι με έναν πρόχειρο υπολογισμό η νέα αγορά φαρμάκου που θα δημιουργηθεί με βάση τις πρωτεΐνες και τους βιολογικούς παράγοντες, σε τέσσερα χρόνια θα έχει ξεπεράσει σε τζίρο τα 165 δισ. δολάρια!
Σύμφωνα με τη μελέτη που δημοσιεύθηκε χθες στην επιστημονική επιθεώρηση «Nature», οι επιστήμονες δηλώνουν ότι δημιούργησαν το γενετικό υλικό με δύο πρόσθετα νουκλεοτίδια σε σχέση με το φυσικό DNA. Η εισαγωγή του τεχνητού, διευρυμένου DNA δεν ήταν εύκολη υπόθεση, καθώς έπρεπε να χρησιμοποιηθεί μια ειδική διαδικασία ενσωμάτωσής του στο κύτταρο του μικροβίου, η οποία είχε και κάποιες νοσογόνες επιδράσεις στο κύτταρο. «Τελικά το κύτταρο του μικροβίου το αναγνώρισε ως φυσικό υλικό» λέει ο βιοχημικός Φλόιντ Ρόμεσμπεργκ, υπεύθυνος της ερευνητικής ομάδας από το Ερευνητικό Ιδρυμα Σκριπς του Πανεπιστήμιου Λα Γιόλα στην Καλιφόρνια.
«Οι περισσότεροι άνθρωποι θεωρούσαν ότι αυτό που καταφέραμε δεν ήταν εφικτό» λέει ο βιοχημικός Στίβεν Μπένερ από το Ιδρυμα Εφαρμοσμένης Μοριακής Εξέλιξης στο Γκέινισβιλ της Φλόριδας. Και αυτό διότι οι περισσότεροι επιστήμονες ήταν βέβαιοι ότι ένα φυσιολογικό κύτταρα θα απέρριπτε τροποποίηση στο γενετικό του υλικό. «Στη συγκεκριμένη περίπτωση, όχι απλώς τοποθετήθηκε μέσα στον πυρήνα του κυττάρου, αλλά άρχισε και να δουλεύει κανονικά. Δεν μπορούμε να πούμε ότι δεν ήταν και για εμάς σοκαριστικό. Δεν γνωρίζαμε ότι υπήρχαν τόσες πολλές πιθανότητες επιτυχίας» εξηγεί ο δρ Μπένερ.
Οι γενετικές οδηγίες, δηλαδή εάν γεννηθεί κάποιος ξανθός, με γαλάζια μάτια, εάν θα έχει προδιάθεση για κάποια ασθένεια και οτιδήποτε άλλο ονομάζουμε κληρονομικό, είναι αναλυτικά γραμμένες στο DNA μας, το οποίο βρίσκεται στον πυρήνα του κάθε κυττάρου. Ο κώδικας αυτός είναι γραμμένος με τέσσερα χημικά (νουκλεοτίδια) τα οποία ονομάζονται και «αλφάβητο της ζωής». Είναι η Αδενίνη (A) η οποία έχει χημικό δεσμό με τη θυμίνη (T) και η γουανίνη (G), η οποία έχει δεσμό με την κυτοσίνη (C). Ο συνδυασμός αυτών των ζευγών δημιουργεί τις μοριακές «συνταγές» για τη δημιουργία των αμινοξέων και των πρωτεϊνών που είναι απαραίτητες για να υπάρχει ζωή.
Με την ολοένα αυξανόμενη γνώση και τη βελτίωση των υπολογιστών, πλέον οι επιστήμονες μπορούν να επέμβουν στο φυσικό σύστημα αποθήκευσης και πληροφοριών της ζωής που βρίσκεται όχι και τόσο καλά κλειδωμένο μέσα σε κάθε κύτταρο.
Σήμερα μπορούν εύκολα να αποκόψουν και να συγκολλήσουν φυσιολογικό DΝΑ ή τμήματά του ώστε να τροποποιήσουν φυτά, βακτήρια και ζώα. Επιπλέον, έχουν χρησιμοποιήσει ήδη αυτή την εξαιρετικά μικρή σε μέγεθος μονάδα αποθήκευσης του DNA για να κωδικοποιήσουν από βιβλία και ποιήματα έως μουσική, ενώ έχουν προγραμματίσει DNA ώστε να κάνει και υπολογισμούς που κάνει ένας προσωπικός υπολογιστής!
Με την ελπίδα λοιπόν να αξιοποιήσουν ακόμη περισσότερο τις δυνατότητες του DNA, οι επιστήμονες επικεντρώνονται σε ένα σχετικά νέο πεδίο που ονομάζεται συνθετική βιολογία. Έτσι, πραγματοποιούν συνεχείς έρευνες για την τελειοποίηση ενός ακόμη πιο διευρυμένου γενετικού κώδικα ο οποίος θα περιλαμβάνει 12 βιολογικά γράμματα, κάτι που μέχρι σήμερα δεν έχει καταστεί δυνατό σε ζωντανό οργανισμό ο οποίος μπορεί να αναπαραχθεί.
Η ΝΕΑ ΜΕΘΟΔΟΣ. Στο νέο επίτευγμα οι ειδικοί αναζήτησαν μόρια τα οποία θα είχαν τις ιδιότητες ώστε να ενσωματωθούν στο μόριο του DNA, συγκεκριμένα στη θέση των φυσικών βάσεων. Τα μόρια αυτά θα έπρεπε να μπορούν να σχηματίσουν ζεύγη μεταξύ τους, όπως σχηματίζουν και οι φυσικές βάσεις στα μόρια της διπλής έλικας του DNA.
Επειτα από χιλιάδες δοκιμές στο εργαστήριο βρήκαν δύο μόρια, με τις ονομασίες d5SICS και dNaM, που πληρούσαν αυτές τις προϋποθέσεις. Ετσι, δημιούργησαν συνθετικά μόρια DNA (τα πλασμίδια) που περιείχαν τις φυσικές και τις τεχνητές βάσεις και τα εισήγαγαν στο βακτήριο E. coli. Το βακτήριο όμως θα έπρεπε να αποκτήσει τη δυνατότητα να δημιουργεί αντίγραφα αυτών των μορίων DNA, μια διαδικασία για την οποία απαιτούνται πρώτες ύλες και ειδικά ένζυμα. Οι πρώτες ύλες (νουκλεοτίδια με τα μόρια d5SICS και dNaM) προστέθηκαν ως καταλύτες στο θρεπτικό μέσο όπου αναπτύσσονταν τα βακτήρια. Επίσης, οι ειδικοί διαπίστωσαν ότι μια πρωτεΐνη που προέρχεται από ένα μονοκύτταρο οργανισμό μπορούσε να μεταφέρει τα νουκλεοτίδια αυτά στον μηχανισμό αντιγραφής του DNA ώστε να τοποθετηθούν τα ένζυμα στη σωστή θέση και να ολοκληρωθεί με επιτυχία το εγχείρημα.
