Что потенциально может стать следующим шагом после создания синтетической клетки, которая может расти и делиться?

Пять лет назад биологи создали бактерий с минимальным геномом — микроорганизмам заменили всю ДНК на искусственно созданную. С весьма небольшим набором генов одноклеточные смогли вполне нормально функционировать, однако им не удавалось одного — правильно делиться. Вместо шариков «бактерии» образовывали цепочки, пузырьки и другие неправильные формы. Теперь же исследователи добавили к скромному набору из 473 генов (для сравнения — у человека их около 30 тысяч) ещё семь, которые позволили сохранить размер и форму при делении.

Картинка из исследования Джеймса Пеллетье и его коллег, которое вышло в одном из самых престижных научных журналов Cell. Слева показана "эволюция" синтетических геномов бактерии микоплазма: первый синтетический геном, созданный в 2010 году и содержащий 901 ген, укороченный геном 2016 года — уменьшенная версия первого, и последний — дополненный геном. Видно, что новые клетки стали делиться так же правильно как и их предшественники с большим геномом.

Что это открытие означает для будущего синтетической биологии?

Создание первого организма с полностью искусственной ДНК в 2010 году продемонстрировало, что на данный момент мы можем не только изменять геном, но и полностью воссоздать его дизайн при помощи биоинформационных инструментов и он будет работать. В дальнейшем был получен и минимальный геном: из первоначального искусственного генома убрали все "лишнее" и показали, что "бактериальная" клетка способна функционировать и при очень небольшом наборе генов. Теперь ее научили и правильно делиться. Таким образом, если убрать из генома бактерии все лишнее и оставить только то, что абсолютно необходимо для существования и воспроизводства, возможно будет внедрять в геном функциональные конструкции и полностью специализировать клетки. Ведь чем система меньше, тем легче прогнозировать ее работу. Такими "задачами" для искусственных клеток могут стать фармакологическое производство: антибиотиков, терапевтических белков и малых молекул, наработка синтетического топлива или других полезных для человека веществ.

При этом синтетические клетки сейчас создают не только из бактерий, но и из простых мембранных капель, в которые добавляют более короткие молекулы ДНК (всего несколько генов) и аппарат для биосинтеза внутри "клетки". Такие шарики потенциально можно использовать для адресной доставки лекарств внутри организма, что в данный момент — очень важная проблема для большого количества терапевтических подходов.

Другие исследования сейчас направлены на получение мышечной ткани из единичных индуцированных стволовых клеток в лабораторных условиях. Таким образом в будущем можно будет выращивать мясо животных "в пробирке" без применения насилия, ведь для получения стволовых клеток нужны лишь небольшие образцы клеток кожи.