Forschern ist es gelungen, durch die Transplantation eines vollständig synthetischen Genoms lebende Zellen aus toten Bakterien zu erzeugen – ein Durchbruch, der den Fortschritt in der synthetischen Biologie beschleunigen könnte. Die Errungenschaft demonstriert eine leistungsstarke neue Methode, mit der Organismen so manipuliert werden können, dass sie bestimmte Aufgaben erfüllen, die von der nachhaltigen Kraftstoffproduktion bis zur pharmazeutischen Herstellung reichen.
Das Problem mit synthetischem Leben
Die synthetische Biologie zielt darauf ab, biologische Systeme mit neuartigen Funktionen zu entwerfen und aufzubauen. Im Jahr 2010 schufen Wissenschaftler die erste synthetische Zelle, indem sie ein synthetisiertes Genom in ein lebendes Bakterium einfügten. Es erwies sich jedoch als schwierig zu überprüfen, ob die Zelle tatsächlich ausschließlich unter der Kontrolle des synthetischen Genoms funktionierte. Bakterien absorbieren leicht externe DNA und verwischen so die Grenzen zwischen natürlichen und manipulierten Merkmalen. Dies wird als horizontaler Gentransfer bezeichnet und erschwert den Prozess.
Ein neuartiger Ansatz: Erst töten, dann wieder aufbauen
Um dieses Problem zu umgehen, haben Forscher am J. Craig Venter Institute (JCVI) einen drastischen Schritt unternommen: Sie töteten zuerst das Wirtsbakterium. Mit Mitomycin C, einem Chemotherapeutikum, das die DNA zerstört, machten sie Mycoplasma capricolum -Zellen unfähig, sich zu vermehren, was sie praktisch „funktionell tot“ machte. In diese leblosen Zellen transplantierte das Team dann ein synthetisches Genom aus Mycoplasma mycoides. Das Ergebnis? Einige Zellen lebten wieder auf, wuchsen und teilten sich, was bestätigte, dass sie nun vollständig von der synthetischen DNA gesteuert wurden.
Was bedeutet das?
Diese „Zombiezellen“ stellen die ersten lebenden Organismen dar, die aus nicht lebenden Komponenten aufgebaut sind. John Glass von JCVI erklärt: „Wir nehmen eine Zelle ohne Genom und sie ist funktionell tot. Aber durch das Hinzufügen eines neuen Genoms wird diese Zelle wiederbelebt.“ Die Implikationen gehen über eine technische Meisterleistung hinaus; Diese Methode stellt unser Verständnis der Grenze zwischen Leben und Nichtleben in Frage. Kate Adamala von der University of Minnesota stellt fest, dass traditionelle Merkmale des Lebens – Stoffwechsel und Replikation – in diesen Zellen minimiert sind, was die Frage aufwirft, was „Leben“ wirklich ausmacht.
Die Zukunft synthetischer Organismen
Die Technik ist derzeit auf Mycoplasma -Bakterien beschränkt, aber Forscher glauben, dass es sich um einen Machbarkeitsnachweis handelt, der auf komplexere Organismen, einschließlich Hefe und E., anwendbar ist. coli. Dies könnte eine schnellere Entwicklung von „Mini-Chemiefabriken“ ermöglichen, die darauf ausgelegt sind, Medikamente herzustellen oder Umweltschadstoffe zu beseitigen. Die Fähigkeit, große synthetische DNA-Nutzlasten zuverlässig zu liefern, überwindet einen großen Engpass auf diesem Gebiet.
Obwohl Bedenken hinsichtlich der biologischen Sicherheit bestehen (bei den verwendeten Mycoplasma -Arten handelt es sich um Krankheitserreger bei Ziegen und Rindern), betonen Forscher, dass bestehende Laborprotokolle das Risiko einer unbeabsichtigten Freisetzung minimieren. Die Arbeit stellt einen grundlegenden Fortschritt dar und legt nahe, dass die Biologie auf einem flexibleren Grat zwischen Leben und Tod agiert als bisher angenommen.
Die Erschaffung von „Zombiezellen“ ist nicht nur eine wissenschaftliche Kuriosität; Es ist ein Schritt hin zu vorhersehbarerem und kontrollierbarerem synthetischem Leben und ein Einblick in das Potenzial gentechnisch veränderter Organismen, Probleme der realen Welt zu lösen.
