Zespół badaczy z całej Azji rozpoczął ambitny projekt mający na celu stworzenie sztucznych komórek żywych z materiałów nieożywionych w ciągu najbliższej dekady.
Jeśli się powiedzie, wysiłek ten może przekształcić biologię, medycynę i biotechnologię, pomagając naukowcom odpowiedzieć na jedno z największych pytań ludzkości: czym jest życie?
Przeczytaj: Nowy system odsalania zasilany energią słoneczną może wytwarzać wodę pitną bez szkodliwych marnotrawstw
Projekt prowadzony jest przez naukowców z Instytutu Zaawansowanych Technologii Shenzhen Chińskiej Akademii Nauk i obejmuje ponad 100 badaczy z Chin, Japonii, Korei Południowej, Singapuru, Tajlandii i Malezji.
Ich mapa drogowa do osiągnięcia tego celu została niedawno opublikowana w Nature Biotechnology.
Naukowcy pracują nad niezwykłym wyzwaniem: zbudowaniem syntetycznej komórki w całości z podstawowych składników biologicznych, takich jak tłuszcze, białka, DNA i inne cząsteczki.
W przeciwieństwie do istniejących żywych komórek, które naturalnie ewoluowały przez miliardy lat, te komórki były składane od podstaw w laboratorium.
Naukowcy uważają, że stworzenie w pełni funkcjonalnej sztucznej komórki dostarczy cennych informacji o tym, jak działa życie na najbardziej podstawowym poziomie.
Może także otworzyć drzwi specjalnie zaprojektowanym komórkom, które wykonują określone zadania, takie jak produkcja leków, wytwarzanie użytecznych substancji chemicznych czy pomoc w leczeniu chorób.
Chociaż naukowcy w Europie i Stanach Zjednoczonych od dziesięcioleci prowadzą badania nad syntetycznymi komórkami, budowa kompletnej sztucznej komórki pozostaje poważnym wyzwaniem.
Naukowcom udało się stworzyć pojedyncze komponenty i systemy biologiczne, ale połączenie ich w jedną komórkę funkcjonującą jak żywy organizm okazał się znacznie trudniejsze.
Aby sprostać temu wyzwaniu, uczestniczące kraje azjatyckie utworzyły w 2023 roku Inicjatywę SynCell Asia. Poprzez serię warsztatów opracowali wspólną strategię, która łączy wiedzę z różnych dziedzin i krajów.
Mapa drogowa wskazuje cztery główne przeszkody naukowe.
Naukowcy muszą zapewnić, że syntetyczne komórki mogą nieprzerwanie generować energię i niezbędne cząsteczki, produkować własne rybosomy — struktury tworzące białka — przestrzegać wiarygodnych zasad projektowania oraz koordynować wiele procesów biologicznych we właściwym miejscu i czasie.
Aby wspierać współpracę, inicjatywa proponuje scentralizowany system, w którym standardowe komponenty syntetycznych ogniw są produkowane i dystrybuowane do uczestniczących laboratoriów. Następnie badacze będą testować, ulepszać i przeprojektowywać komórki poprzez ciągły cykl eksperymentów i uczenia się.
Zaawansowane technologie odegrają ważną rolę. Naukowcy planują zebrać szczegółowe informacje o syntetycznych komórkach, w tym ich genach, białkach, metabolitach i strukturach wewnętrznych. Sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe pomogą naukowcom zrozumieć i przewidzieć, jak komórki się zachowują.
Plan drogowy podzielony jest na dwie fazy. W ciągu pierwszych pięciu lat badacze dążą do stworzenia „ProtoCell” – prostej syntetycznej komórki otoczonej błoną i z minimalnym genomem co najmniej 200 genów. Większość białek byłaby produkowana przez laboratoryjny system produkcji białek, a komórka wytwarzałaby także niektóre własne niezbędne cząsteczki.
W drugiej fazie, od szóstego do dziesiątego roku, badacze mają nadzieję stworzyć „AutoCell”. Ta bardziej zaawansowana syntetyczna komórka produkuje własne rybosomy i staje się zdolna do prawdziwej samoreplikacji. Celem tych komórek jest to, aby rosły, dzieliły się, adaptowały do środowiska, a nawet tworzyły społeczności, które współpracują poprzez wymianę materiałów i dzielenie się zadaniami.
Naukowcy uważają, że ta współpraca może przekształcić biologię syntetyczną z zbioru oddzielnych eksperymentów w skoordynowany projekt międzynarodowy, przybliżając ludzkość bardziej niż kiedykolwiek do tworzenia realistycznych komórek od podstaw.
Przeczytaj dalej The Health Manager: Witamina D3 jest lepsza niż witamina D2 dla większości osób