Prijavi se z GoogleID

» »

Kaj pomeni ustvariti umetno celico?

Kaj pomeni ustvariti umetno celico?

Sintetični genom

Celice pod mikroskopom

Slo-Tech - Raziskovalci s The Craig Venter Instituta v ZDA poročajo o revolucionarnem dosežku, ki ga naši mediji v zadnjih dneh povzemajo kot ustvarjenje sintetične celice ali umetnega življenja. Opredelitev sintetična celica je za nepoučenega bralca zavajajoča, saj ne gre za biologijo psevdoorganskih silicijevih spojin ali celico s celično membrano iz umetnih materialov. Resnica je precej bolj biokemijska in manj spektakularna.

Genski zapis vseh živih bitij je kompaktno zapisan v dolgi molekuli, ki se imenuje deoksiribonukleinska kislina in je navita v kromosome. Molekula je biokopolimer dveh enot: 2-deoksiriboze (pentozni sladkor) in fosfatnih skupin. Na vsak sladkor je pripeta ena organska baza, ki je lahko adenin, timin, gvanin ali citozin. Dve takšni verigi sta oviti druga okrog druge v obliki dvojne vijačnice, tako da so med seboj povezane komplementarne istoležne baze na verigah (adenin s timinom in gvanin s citozinom). S tako štiričrkovno abecedo je zapisana genska informacija vseh živih bitij. V resnici ni vsa informacija genska, saj je velik del kromosomov, pri ljudeh okrog 98 odstotkov, odvečne DNK (angl. junk DNA), regulatornih zaporedij in intronov, ki se po prepisovanju v pre-mRNK izrežejo med zorenjem RNK, pred prevajanjem v proteine na ribosomih, in ki nimajo neposredne biološke funkcije.

Manipulacija z DNK ima svoje začetke v 70. letih preteklega stoletja. Danes poznana pod imenom tehnologija rekombinantne DNK omogoča spreminjanje in vstavljanje DNK v različne organizme, največkrat bakterije. Princip je zelo enostaven: navadno iz nekega organizma izoliramo DNK, poiščemo zanimive dele, ki kodirajo kakšen uporaben protein, jih izrežemo s posebnimi encimi endonukleazami in z ligacijo vstavimo v primeren vektor. Vektor je pri bakterijah po navadi plazmid (krožna izvenjedrna DNK), ki ga z endonukleazo razrežemo, vanj vstavimo fragment DNK, z ligazo spet sklenemo in vnesemo v kompetentne celice. Tam se lahko plazmid podvojuje in prepisuje neodvisno ali pa se s homologno rekombinacijo vključi v jedrno DNK celice. V vsakem primeru z ustrezno izbiro vektorja, selekcijskega in diferencijskega označevalca in induktorja celice izoliramo v čisti koloniji in spodbudimo, da začnejo izražati novoustavljen DNK-zapis.

Genom je ogromna množica informacij (človeški ima tri milijarde baznih parov, ki kodirajo 23.000 genov). Človeški genom in genomi nekaterih drugih organizmov so resda raziskani, a biološke funkcije vseh proteinov, ki jih kodirajo posamezni geni ali operoni, še niso razumljene. Venterjeva skupina je leta 1995 sekvencirala genom Mycoplasme genitalium, ki ima najmanjši komplement genov izmed znanih organizmov - 485 proteinskih genov. Kasneje so sekvencirali še genom M. mycoides. To pomeni, da so razvozlali nukleotidno zaporedje celotne DNK teh bakterij. Umetni genom druge bakterije so naročili pri posebnem podjetju, ki je izdelalo DNK-kasete (šlo je za koščke DNK, dolge približno 1080 baznih parov, ki se prekrivajo na terminalnih 80 baznih parih). S pomočjo in vitro encimatske ligacije in in vivo rekombinacije v kvasovki Saccharomyces cerevisiae so te koščke sestavljali v funkcionalen genom.

S pomočjo bakterije Escherichia coli in, ko je postala DNK predolga zanjo, kvasovk so kasete DNK lepili skupaj in ustvarjali vedno daljše fragmente DNK. Na koncu so celoten sintetičen genom, ki je bil dolg 1,08 milijona baznih parov, vstavili v bakterijo M. capricolum in s trikom (encimska metilacija) poskrbeli, da bakterijski varovalni encimi niso prepoznali tuje DNK in je razrezali. Namesto tega je nov genom nadomestil starega. Novi organizem so poimenovali Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0 in predstavlja prvi organizem, katerega genom je bil sestavljen povsem v laboratoriju, četudi je vzorec za njegovo pripravo vzet iz narave in le nekoliko predelan.

Celoten projekt je stal 40 milijonov dolarjev. Intervju z avtorjem lahko poslušate na strani Science, kjer je tudi znanstveni članek o odkritju. Craig Venter pravi, da niso ustvarili umetnega življenja, saj še vedno potrebujejo obstoječo celico, da zaženejo umetni kromosom. Pri tem je treba tudi besedo umetni jemati z rezervo, saj kromosoma niso ustvarili iz ničle, ampak so se naslonili na obstoječe kromosome bakterij in jih ustrezno predelali. Do trenutka, ko bo človek sposoben sam napisati nukleotidno zaporedje encima s poljubno katalitsko funkcijo, je še nepregledno dolga pot, kaj šele genoma z več tisoč potrebnimi proteini in encimi z ustrezno regulacijo. Trenutno ne znamo niti za že znano zaporedje nukleotidov, ki se prevede v znano zaporedje aminokislin enega encima, napovedati, kako se bo v prostoru zvilo, in prav od te terciarne (in v primeru več podenot kvartarne) strukture je odvisna katalitična sposobnost. Pot pred nami je torej tako zelo dolga, da nam je morda sploh ne bo potrebno prehoditi, če se bo prej udejanjila tehnična singularnost.

31 komentarjev

Furbo ::

Skratka, življenja še vedno niso sposobni ustvariti iz nule, za eno celico pokvarit pa rabijo 40mio. Ker napredek.
Lp,f

cyber_killer ::

Skratka, jaz s svojo spermo ustvarim živo kompleksno bitje, ki se mu reče človek.

Zheegec ::

Vsak nadaljni korak pomeni en udarec več za kreacioniste... Trajalo pa seveda bo, pa tudi stalo bo, ampak to je čisto logično.

cyber_killer: Kar sam? Si pa unikuum :)
"božja zapoved pravi; <Spoštuj očeta in mater>,
ne govori pa o spoštovanju sodstva."
Janez Janša, 29.04.2014

cyber_killer ::

Neverjamem, da je to udarec več za kreacioniste.

Craig Venter pravi, da niso ustvarili umetnega življenja, saj še vedno potrebujejo obstoječo celico, da zaženejo umetni kromosom.


Torej celico, ki je bila kreirana in ni nastala sama od sebe.

WarpedOne ::

Hvala za tole mal natančnejše pojasnilo. Sem sumil, da bo zadeva precej bol down-to-earth kot pa je slišat. Od medijev pričakovat treznost pač ni več trezno.

Brez dvoma je pa korak v naprej v razvoju tehnik in razumevanja dogajanja down under.
Do you know what you don't know?

Zheegec ::

cyber_killer je izjavil:

Neverjamem, da je to udarec več za kreacioniste.

Craig Venter pravi, da niso ustvarili umetnega življenja, saj še vedno potrebujejo obstoječo celico, da zaženejo umetni kromosom.


Torej celico, ki je bila kreirana in ni nastala sama od sebe.

Počasi se daleč pride, kot že rečeno... Ne vem, zakaj je Bog kompliciral z vsem tem DNK, samo naredil bi nas pa je :)
"božja zapoved pravi; <Spoštuj očeta in mater>,
ne govori pa o spoštovanju sodstva."
Janez Janša, 29.04.2014

terryww ::

na reddit-u je na voljo eden od avtorjev objave za q&a
It is the night. My body's weak.
I'm on the run. No time to sleep.

PacificBlue ::

Sinteticni človek je na vidiku...čeprav zna se trajati,samo kdo bi si pa zelel soulless people?;)

Francis Fukuyama bo verjetno moral napisati novo knjigo...

:)
Be yourself - everyone else is already taken. Oscar Wilde

oracle ::

Tole je malo na hitro spisano, kar nekaj slovničnih napak in nečednosti.

Drgač pa brez zamere, ampak besedilo je brezvezno. V kakšnem smislu? Kdor teh stvari ne pozna že od prej, jih ne bo razumel niti ko prebere to besedilo.

Lahko bi ljudem predstavil tematiko na bolj poljuden način in v nekaj stavkih razložil, da so spacali skupaj koščke dedne informacije iz enega mikroorganizma in nastalo lepljenko "presadili" v drug mikroorganizem.

V principu zelo podobno kloniranju, samo da so tukaj vmes še sestavljali genom.

kljucavnicar ::

terryww je izjavil:

na reddit-u je na voljo eden od avtorjev objave za q&a


http://www.reddit.com/r/IAmA/comments/c...

terryww ::

kljucavnicar je izjavil:

terryww je izjavil:

na reddit-u je na voljo eden od avtorjev objave za q&a


http://www.reddit.com/r/IAmA/comments/c...

hvala. ok, zgleda da so že trije :) -> "I have been busted by a co-worker. Reddit, two of the scientists behind this work are amongst you."
It is the night. My body's weak.
I'm on the run. No time to sleep.

seloteip ::

@Matej Huš

vsaj v italic bi lahko dal rodovna in vrstna imena organizmov

McHusch ::

seloteip je izjavil:

@Matej Huš

vsaj v italic bi lahko dal rodovna in vrstna imena organizmov


saj so že od samega začetka, v čem je problem?

Zgodovina sprememb…

  • spremenil: McHusch ()

seloteip ::

@McHusch

se opravičujem in posipam s pepelom.

Res je, so italic. Opera Mini mi ni prikazala tega.

guest #44 ::

Čak...torej singularnost pa je lažje dosežt, čeprav nimamo pojma niti kako možgani sprocesirajo naprimer dvig dlačic na roki? Riiight!

JakaKr ::

Še bolj poljudno razlago si lahko preberete na http://dhgoriske.blogspot.com/ ali na www.dhg.si

oracle ::

JakaKr je izjavil:

Še bolj poljudno razlago si lahko preberete na http://dhgoriske.blogspot.com/ ali na www.dhg.si

Bravo Jaka, tole je pa spodoben zapis vreden objave!

Mene zanima kako so odstranili bakteriji lasten kromosom in plazmide, ter če so na kakšen način preverili kvaliteto izdelka (koliko napak je v končnem DNA)?

JakaKr ::

Glede odstranitve kromosoma ne vem točno, tako transplantacijo je ista skupina naredila že leta 2007, vendar takrat s kromosomom izoliranim iz druge bakterije. Originalnega kromosoma pred vsaditvijo ni treba odstranit. Zdi se mi, da se gresta nov in star kromosom ob delitvi vsak v svojo hčerinsko celico, tako da nastane ena celica z novimi lastnostmi, druga pa ista kot prej.

Druga možnost bi bila, da se pod navodili nove vstavljene DNA začnejo proizvajati encimi, ki starejšo DNA razgradijo. Ampak se mi zdi, da tega načina niso uporabili.

To glede števila napak je tudi kar zanimivo. Prva je bila tista enočrkovna delecija, ki je ovirala raziskavo. Potem so pa izbrali eno izmed dobljenih kolonij in ji prebrali celotno DNA zaporedje. Pojavilo se je osem novih sprememb črk v zaporedju (single nucleotide polimorphism), v kromosom se je vstavil en transpozon iz E. Coli, pojavila se je pa tudi ponovitev 85 črk, ker so se pri procesu spajanja manjši kosov DNA v celotno kromosomsko ti čudno spojili. Strokovno rečeno, v prvi stopnji pri ligaciji 11 sosednjih odsekov 1080 bp se komplementarni konci pred ligacijo niso prekrili, ampak postavili drug ob drugega. To je prekinilo dva gena, ki pa očitno nista bistvena za delovanje bakterije.

Phil ::

Seto ::

Ok življenja na novo niso ustvaril, so pa uspeli nekaj, kar lahko pomeni revolucijo v medicini. Če bi vzeli človekov DNA, ga popravili (kjer je kakšna genetska bolezen) in dali nazaj popravljen DNA, potem bi to res bilo nekaj.
Slovenski Android portal http://slo-android.si

oracle ::

Seto je izjavil:

Ok življenja na novo niso ustvaril, so pa uspeli nekaj, kar lahko pomeni revolucijo v medicini. Če bi vzeli človekov DNA, ga popravili (kjer je kakšna genetska bolezen) in dali nazaj popravljen DNA, potem bi to res bilo nekaj.

To se pa že nekaj časa počne:) (genska terepija)

Zgodovina sprememb…

  • spremenilo: oracle ()

Pyr0Beast ::

Če bi zamenjal (ali pa 'upgradal') DNK _vseh_ ali pa vsaj večine tarčnih celic. Kar se pa s trenutno tehnologijo da le s veliko težavo.
Some nanoparticles are more equal than others

Good work: Any notion of sanity and critical thought is off-topic in this place

Dragi ::



Priporočen ogled.

Vsi ki glumijo, kako je to nepomembno naj si ogledajo vsaj zadnje 3-4 minute videa kjer razlaga kje se bo to lahko ponucalo.

oracle ::

@Dragi:
Sem pogledal cel posnetek. Stric je lepo povedal že takoj na začetku svojega odgovora, kakšen je pomen te raziskave. Pomemben je za te ljudi, ki so si projekt izmislili in ga izpeljali, ter pomemben je, ker odpira pomembno filozofsko vprašanje. In kar se principa ustvarjanja "umetnega življenja" tiče, je to vse.

Ta projekt je v resnici serija manjših projektov, ki vsak zase ni nič bolj pomemben kot nekatera druga odkritja, ki so prisotna vsak dan. Tudi seštevek teh mini projektov ni nič bolj pomemben od ostalih odkritij. Prej obratno.

Pomembnost tega projekta (po besedah strica) je v izboljšanih metodah. Samo pač "ustvarili smo umetno življenje in odprli pomembna filozofska in etična vprašanja" se sliši veliko bolj zanimivo kot "optimizacija metode".

Treba se je zavedat da je laboratorijska sinteza DNA stara že okoli 40 let, ter da je UPORABEN genski inženering prisoten že več kot trideset let (človeški inzulin proizveden v bakterijah). Od USPEŠNEGA kloniranja (implantacije genoma, če hočete) prvega SESALCA pa je minilo že skoraj 15 let.

Tako, malo za orientacijo ko že govorimo o revoluciji.

Zgodovina sprememb…

  • spremenilo: oracle ()

Okapi ::

Venter je vedno slovel po tem, da si zna delati reklamo. Drugače pa priporočamo njegovo avtobiografijo, Genom mojega življenja, prevedena tudi v slovenščino. Zanimivo branje.

Pa ogled tegale videa, kjer Venter Dawkinsu razkazuje čudesa svojega inštituta.
http://richarddawkins.net/videos/4012-c...

Da bo malo bolj jasno, kakšna je tehnologija v ozadju te novice.

O.

Dragi ::

oracle je izjavil:

@Dragi:
Sem pogledal cel posnetek. Stric je lepo povedal že takoj na začetku svojega odgovora, kakšen je pomen te raziskave. Pomemben je za te ljudi, ki so si projekt izmislili in ga izpeljali, ter pomemben je, ker odpira pomembno filozofsko vprašanje. In kar se principa ustvarjanja "umetnega življenja" tiče, je to vse.


A zato so obravnavali ta projekt na "whitehouse level"?

Ali "people on whitehouse level were deciding either to make it classified or release it to general public"?

Ali "With our assistance (eg, projekt ki so ga izpeljevali) we could reduce the time needed to produce HIV medicine for a specific HIV strain from 2 months to 2 days"?

jRk0 ::

ves cas DNK, pol pa je DNA-kaseta? :>
You fuck up once, you loose two teeth.

oracle ::

Dragi je izjavil:

A zato so obravnavali ta projekt na "whitehouse level"?

To nam eksplicitno pove kaj?

Dragi je izjavil:

Ali "people on whitehouse level were deciding either to make it classified or release it to general public"?

To nam eksplicitno pove kaj?

Dragi je izjavil:

Ali "With our assistance (eg, projekt ki so ga izpeljevali) we could reduce the time needed to produce HIV medicine for a specific HIV strain from 2 months to 2 days"?

To ima veze s samo enim malim delom projekta. Ta njihova "umetna" bakterija nima s HIVom nobene veze. On je govoril, da so našli hitrejši način za sintezo DNA, kar lahko pripomore k čemerkoli ali k ničemer. Ne pomaga ti hitra sinteza, če ne veš kaj moraš sintetizirat. Bi bilo zanimivo videti podrobnosti te tehnologije, če seveda ni zakopana v patentih...

Matev ::

kot jaz razumem zadevo so mrtvo celico oživeli z novim sintetičnim (delno naravnim a novo ustvarjenim)genomom

torej iz mrtve so naredili živo stvar, ki se povrhu vsega še razmnožuje

življenje torej ni tako unikatna zadeva kot je mogoče izgledalo pred tem

...

zanima me kaj bi se zgodilo s temi bakterijami če bi jih spodbujali v napredek in razvoj - če bi umetno pospešili evolucijo bi morebiti dobili mnogo kompleksnejše organizme iz te bakterije

kje je meja... bi lahko ustvarili bitje ki bi bilo zmožno preživeti v naravi?

Zgodovina sprememb…

  • spremenil: Matev ()

Pyr0Beast ::

Verjetno bi, given enough time.

Samo tak organizem zaradi neprilagojenosti verjetno nebi kaj preveč dolgo preživel v naravi.
Some nanoparticles are more equal than others

Good work: Any notion of sanity and critical thought is off-topic in this place

Zgodovina sprememb…

Seto ::

oracle je izjavil:

Seto je izjavil:

Ok življenja na novo niso ustvaril, so pa uspeli nekaj, kar lahko pomeni revolucijo v medicini. Če bi vzeli človekov DNA, ga popravili (kjer je kakšna genetska bolezen) in dali nazaj popravljen DNA, potem bi to res bilo nekaj.

To se pa že nekaj časa počne:) (genska terepija)


Ja, toda pri genski terapiji ne izdelajo celega dna ampak le en del, velike težave pa so na področju prenašalcev, ki ta del ne odložijo vedno tam, kjer je potrebno, zato je dokaj velko tveganje za negativne učinke. Če bi lahko preprosto zamenjap dna, teh skrbi ne bi bilo.
Drugi velik problem genske terapije je, da deluje le začasno, saj se v nekaj letih zadeva resetera in stvar s tveganjem je treba ponovit. Če tveganja ne bi bilo, potem to ne bi bil problem.
Slovenski Android portal http://slo-android.si


Vredno ogleda ...

TemaSporočilaOglediZadnje sporočilo
TemaSporočilaOglediZadnje sporočilo
»

Odkrit nov največji genom

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
195154 (3780) Jst
»

Prva faza 1000 Genomes Projecta zaključena

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
104477 (3817) Bor H
»

Študija, objavljena v IJBC, kaže, da gensko spremenjena hrana morda ni varna (strani: 1 2 3 )

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
12915738 (13083) antonija
»

Kaj pomeni ustvariti umetno celico?

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
3110855 (9368) Seto
»

Znanstveniki izdelali prve RNK molekule sposobne samoreplikacije (strani: 1 2 )

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
686755 (4643) Okapi

Več podobnih tem