Після понад десятиліття роботи дослідники досягли важливого рубежу у своїх зусиллях з перепрограмування життя в лабораторії, завершивши створення фінальної хромосоми в синтетичному геномі дріжджів (Saccharomyces cerevisiae).
Команда дослідників, очолювана вченими з університету Маккуорі (Австралія), обрала дріжджі для демонстрації потенціалу створення продуктів харчування, здатних витримувати наслідки зміни клімату або поширення хвороб.
Це перший випадок повного конструювання синтетичного еукаріотичного геному після успіхів із простішими бактеріальними організмами. Це своєрідний доказ того, що в майбутньому науковці зможуть синтезувати складніші організми, зокрема сільськогосподарські культури.
Вирощування дріжджів
“Це знаковий момент у розвитку синтетичної біології”, – говорить молекулярний мікробіолог Саккі Преторіус з університету Маккуорі. “Це останній елемент пазлу, над яким синтетичні біологи працювали багато років”.
Це не означає, що ми вже можемо вирощувати повністю штучні дріжджі з нуля, але тепер можна повністю перезаписати їхній генетичний код. Проте для доведення цього процесу до промислового рівня потрібно ще багато роботи.
Порівняння з програмним кодуванням є дуже доречним, адже дослідникам довелося ретельно “налагоджувати” 16-ту та останню синтетичну хромосому дріжджів (SynXVI), перш ніж геном почав функціонувати належним чином.
Для виявлення та виправлення помилок у хромосомі було використано різноманітні інструменти редагування генів, зокрема CRISPR. Наприклад, науковці працювали над тим, щоб дріжджі могли ефективніше використовувати гліцерин як джерело енергії за підвищених температур. Це може підвищити їхню стійкість.
Ще одна проблема, яку довелося подолати, стосувалася генетичних маркерів, що використовуються для ідентифікації та відстеження ДНК у геномі. Як з’ясувалося, розташування цих маркерів має вирішальне значення – помилки можуть вплинути на поведінку клітин.
“Одним із наших ключових відкриттів стало те, що розташування генетичних маркерів може порушувати експресію важливих генів”, – зазначає синтетичний біолог Г’ю Гулд з університету Маккуорі.
Проєкт Sc2.0, у межах якого проведено це дослідження, спрямований не лише на вдосконалення сільськогосподарських культур. Його принципи можуть бути застосовані й у медицині, а також у виробництві стійких матеріалів, що відкриває можливості для їхнього швидшого виготовлення та покращення властивостей.
Сучасна генетична інженерія стає дедалі складнішою та всеохопною, і це ще один значний крок у цьому напрямку. Успіхи в цій сфері значною мірою залежать від технологічного прогресу та вдосконалення методик, зокрема від застосування роботизованих систем, таких як ті, що використовувалися в Австралійському геномному центрі.
“Синтетичний геном дріжджів є справжнім проривом у наших можливостях з інженерії біологічних систем”, – каже синтетичний біолог Бріардо Льоренте з університету Маккуорі. “Це досягнення відкриває захопливі перспективи для розробки ефективніших і стійкіших біотехнологічних процесів – від виробництва ліків до створення нових матеріалів”.
Дослідження було опубліковане в журналі Nature Communications.