"Sunt foarte multe moduri prin care biologia acestui secol ne poate schimba în bine viețile", a comentat coordonatoarea echipei de cercetători, Elizabeth Strychalski, șefa Grupului de Inginerie Celulară din cadrul Institutului Național american pentru Standarde și Tehnologie (National Institute of Standards and Technology - NIST). Spre exemplu, Strychalski și colegii ei doresc să construiască senzori vii care să poată realiza măsurători din mediul ambiant, monitorizând aciditatea, temperatura și nivelurile de oxigen.

Aceste celule senzoriale pot fi programate să producă anumite substanțe - în special medicamente - și pot fi plasate în organismul uman, urmând să sintetizeze și să elibereze respectivul produs farmaceutic exact atunci când bolnavul are nevoie de acesta.

"Una dintre perspective este ca atunci când celula simte o stare de boală, atunci poate sintetiza medicamentul necesar, iar atunci când starea de boală dispare, sinteza medicamentului este oprită", a declarat Strychalski. Alte celule pot fi cultivate în laborator și pot fi folosite pentru a produce în mod eficient hrană și energie, în timp ce altele pot fi folosite pentru a realiza funcții computaționale la scală moleculară, a adăugat ea.

Acestea sunt însă perspective. Pentru a ajunge acolo, cercetătorii trebuie să descifreze misterele celulei la nivel fundamental, înainte de a încerca să le manipuleze în organismele obținute sintetic.

În noul studiu, Strychalski și colegii ei au făcut un pas important spre acest obiectiv și și-au publicat rezultatele în numărul din 29 martie al jurnalului Cell. Ei au început cu o celulă sintetică denumită JCVI-syn3.0, ce a fost creată în 2016 și care conține doar 473 de gene - pentru comparație, bacteria Escherichia coli dispune de aproximativ 4.000 de gene.

Aceste celule sintetice extrem de simple au fost create din bacteria Mycoplasma genitalium, un microb cu transmitere sexuală, din care cercetătorii au extras ADN-ul natural. Prin crearea liniei celulare JCVI-syn3.0 cercetătorii au dorit să afle ce gene sunt absolut esențiale pentru supraviețuirea și funcționarea minim-normală a unui organism unicelular, și respectiv care dintre gene sunt de prisos.

Însă, dacă celulele JCVI-syn3.0 își pot sintetiza proteinele necesare și își pot replica ADN-ul fără probleme, ele nu se pot diviza în sfere uniforme. În schimb, ele s-au divizat aleator, producând celule-progenitură de multiple forme și dimensiuni. Strychalski și echipa ei au încercat să rezolve această problemă adăugând o parte dintre genele excluse inițial din celule, pentru a identifica numărul minim de gene necesar pentru ca respectiva celulă să se poată reproduce formând o altă celulă sferică uniformă.

Foto: E. Strychalski/NIST and J. Pelletier/MIT / nist.gov
După ani de muncă, cercetătorii au obținut linia celulară JCVI-syn3A, formată din celule ce conțin un total de 492 de gene. Șapte dintre aceste gene au o importanță critică pentru un proces normal de diviziune celulară.

"Un anumit număr de gene din celula minimală nu aveau o funcție cunoscută", a declarat și James Pelletier, cercetător de la Massachusetts Institute of Technology (MIT) și co-autor al acestui studiu. În mod similar, "am descoperit și că unele dintre genele de care celula a avut nevoie pentru a se diviza nu aveau funcții cunoscute în prealabil", a adăugat el. Reintroducerea în celula minimală a acestor gene i-a permis să se dividă în celule sferice perfect uniforme.

Unele dintre aceste gene importante interacționează probabil cu membrana celulară, pe baza secvențelor lor genetice, mai explică Pelletier. Acest lucru poate însemna că ele modifică proprietățile fizice ale membranei, făcând-o suficient de maleabilă pentru a se diviza corect, sau că generează forțe în cadrul membranei care încurajează diviziunea celulară. Deocamdată însă cercetătorii nu știu care este mecanismul specific folosit de aceste gene pentru a realiza diviziunea celulară.

"Studiul nostru nu a fost conceput pentru a descoperi mecanismele intracelulare asociate fiecăreia dintre aceste gene cu funcții necunoscute. Acest lucru va fi obiectivul unui studiul ulterior", a adăugat și Strychalski.

Sursa: AGERPRES