Cell na may ganap na artipisyal na synthesized genome ay unang iniulat noong 2010 kung saan ang isang minimalistic genome cell ay nagmula na nagpakita ng abnormal na morpolohiya sa cell division. Ang kamakailang pagdaragdag ng isang pangkat ng mga gene sa minimalistic na cell na ito ay nagpanumbalik ng normal na cell division
Ang mga cell ay ang pangunahing istruktura at functional na mga yunit ng buhay, isang teorya na iminungkahi nina Schleiden at Schwann noong 1839. Simula noon, naging interesado ang mga siyentipiko sa pag-unawa sa mga pag-andar ng cellular sa pamamagitan ng pagsisikap na maunawaan nang buo ang genetic code upang maunawaan kung paano lumalaki at nahahati ang cell sa nagdudulot ng mas maraming mga cell ng katulad na uri. Sa pagdating ng DNA sequencing, naging posible na i-decode ang pagkakasunod-sunod ng genome sa gayon ay gumagawa ng isang pagtatangka upang maunawaan ang mga proseso ng cellular upang maunawaan ang batayan ng buhay. Noong taong 1984, iminungkahi ni Morowitz ang pag-aaral ng mycoplasmas, ang pinakasimpleng cell may kakayahang autonomous na paglago, para sa pag-unawa sa mga pangunahing prinsipyo ng buhay.
Simula noon, ilang mga pagtatangka ang ginawa upang bawasan ang genome laki sa isang minimalistic na numero na nagbubunga ng isang cell na may kakayahang gawin ang lahat ng mga pangunahing cellular function. Ang mga eksperimento ay unang humantong sa chemical synthesis ng Mycoplasma mycoides genome ng 1079 Kb noong taong 2010 at pinangalanan bilang JCVI-syn1.0. Ang mga karagdagang pagtanggal na ginawa sa JCVI-syn1.0 ni Hutchinson III et al. (1) nagbunga ng JCVI-syn3.0 noong 2016 na nagkaroon ng a genome laki ng 531 Kb na may 473 genes at nagkaroon ng dobleng oras na 180 minuto, kahit na may abnormal na morpolohiya sa cell division. Mayroon pa rin itong 149 na mga gene na may hindi kilalang biological function, na nagmumungkahi ng pagkakaroon ng hindi pa natutuklasang mga elemento na mahalaga para sa buhay. Gayunpaman, ang JCVI-syn3.0 ay nagbibigay ng isang plataporma para sa pagsisiyasat at pag-unawa sa mga tungkulin ng buhay sa pamamagitan ng paglalapat ng mga prinsipyo ng buong-genome disenyo.
Kamakailan, noong Marso 29 2021, ginamit ni Pelletier at mga kasamahan (2) ang JCVI syn3.0 upang maunawaan ang mga gene na kinakailangan para sa paghahati ng cell at morphology sa pamamagitan ng pagpapakilala ng 19 na gene sa genome ng JCVI syn3.0, na nagbunga ng JCVI syn3.0A na may morpolohiya na katulad ng JCVI syn1.0. sa cell division. Ang 7 sa 19 na gene na ito, ay may kasamang dalawang kilalang cell division genes at 4 na gene na nag-encode ng mga protina na nauugnay sa lamad ng hindi kilalang function, na magkasamang nagpanumbalik ng phenotype na katulad ng sa JCVI-syn1.0. Ang resultang ito ay nagmumungkahi ng polygenic na katangian ng cell division at morphology sa isang genomically minimal na cell.
Dahil sa katotohanan na ang JCVI syn3.0 ay may kakayahang mabuhay at dumami batay sa minimalistic nito genome, maaari itong magamit bilang isang modelong organismo upang lumikha ng iba't ibang uri ng cell na may iba't ibang mga function na maaaring maging kapaki-pakinabang sa mga tao at sa kapaligiran. Halimbawa, maaaring ipakilala ng isa ang mga gene na humahantong sa pagkatunaw ng mga plastik upang ang bagong organismo na ginawa ay maaaring magamit para sa pagkasira ng mga plastik sa isang biyolohikal na paraan. Sa katulad na paraan, maaaring isipin ng isang beses ang pagdaragdag ng mga gene na nauukol sa photosynthesis sa JCVI syn3.0 na ginagawang katanggap-tanggap na gumamit ng carbon dioxide mula sa atmospera sa gayon ay binabawasan ang mga antas nito at nakakatulong sa pagbabawas ng global warming, isang pangunahing isyu sa klima na kinakaharap ng sangkatauhan. Gayunpaman, ang mga naturang eksperimento ay kailangang tratuhin nang may lubos na pag-iingat upang matiyak na hindi tayo maglalabas ng isang sobrang organismo sa kapaligiran na mahirap kontrolin kapag ito ay nailabas.
Gayunpaman, ang ideya ng pagkakaroon ng isang cell na may minimalistic genome at ang biological na pagmamanipula nito ay maaaring humantong sa paglikha ng iba't ibang uri ng cell na may magkakaibang mga pag-andar na may kakayahang lutasin ang mga pangunahing isyu na kinakaharap ng sangkatauhan at ang pangwakas na kaligtasan nito. Gayunpaman, mayroong pagkakaiba sa pagitan ng paglikha ng isang ganap na synthetic na cell kumpara sa paglikha ng isang functional na gawa ng tao genome. Ang perpektong ganap na sintetikong artipisyal na cell ay binubuo ng isang synthesized genome kasama ng mga synthesized na cytoplasmic na bahagi, isang gawaing gustong makamit ng mga siyentipiko nang mas maaga kaysa sa susunod na mga taon habang ang pag-unlad ng teknolohiya ay umabot sa tugatog nito.
Ang kamakailang pag-unlad ay maaaring maging isang stepping stone tungo sa paglikha ng isang ganap na sintetikong cell na may kakayahang paglaki at paghahati.
***
Sanggunian:
- Hutchison III C, Chuang R., et al 2016. Disenyo at synthesis ng kaunting bacterial genome. Science 25 Mar 2016: Vol. 351, Isyu 6280, aad6253
Doi: https://doi.org/10.1126/science.aad6253
- Pelletier JF, Sun L., et al 2021. Mga kinakailangan sa genetiko para sa paghahati ng cell sa isang minimal na genomic na cell. Cell. Na-publish: Marso 29, 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.03.008
***
