J. Craig Venter Institute (JCVI) annonserte 20. mai 2010 at en gruppe forskere ledet av Clyde Hutchinson III, Hamilton Smith og J. Craig Venter hadde lykkes med å erstatte genomet til en type bakterie med en syntetisk versjon fra en annen type bakterie. Denne utviklingen markerer en symboltung milepel i et, til nå, 15 år langt forskningsprogram for å finne et minimums-genom for bakterielle celler. Det er viktig å understreke at genene i seg selv ikke var designet (bortsett fra små endringer og ikke-funksjonelle genetiske vannmerker). Det dreide seg bare om en syntetisk kopi av bakterien Mycoplasma mycoides egne gener, men demonstrerer at de genetiske instruksjonene til liv kan oppbevares som en digital datafil.
Av Olve Moldestad, seniorrådgiver i Bioteknologinemnda
Det forskningsgruppen nå har oppnådd er en vellykket sammenstilling av to tidligere presenterte metoder, produksjon av syntetiske genom og overføring av slike genom til en bakteriell celle, snarere en et kvantesprang. Selv om framskrittet var forventet, er dette på ingen måte en nedvurdering av arbeidet til forskningsgruppen. I arbeidet har forskningsgruppen utviklet nye og banebrytende metoder for å sette sammen store segmenter av syntetiske DNA og overføre hele genomer mellom bakterier. Med sine 1.08 millioner basepar (Mbp), er det syntetiske genomet til Mycoplasma mycoides blant annet det største syntetiske DNA fragmentet som noen gang er satt sammen.
JCVI-gruppen startet med den digitaliserte DNA-sekvensen til bakterien Mycoplasma mycoides, som har et relativt lite genom. Deretter ble syntetisk DNA bestilt fra en ekstern leverandør. Til sammen ble 1,078 segmenter DNA som var 1,080 basepar lange bestilt. Segmentene var designet slik at de overlappet hverandre med 80 basepar i hver ende. Deretter ble 10 og 10 segmenter montert sammen inne i gjærceller slik at de dannet 10 000 basepar lange segmenter av bakteriegenomet. Disse 110 segmentene ble i neste fase satt sammen til 11 lange segmenter på 100 000 basepar. Disse ble igjen brukt til å sette sammen det fulle syntetiske bakteriegenomet til Mycoplasma mycoides. Alle disse operasjonene ble gjennomført inne i gjærceller, og det fulle syntetiske bakteriegenomet eksisterte som et kunstig kromosom inne i gjærcellene.
Det neste kritiske skrittet var å introdusere det syntetiske genomet inn i en bakteriecelle av arten Mycoplasma capricolum. Disse mottaker-bakteriene hadde sine gener for restriksjonsenzymer fjernet. Inne i mottaker cellene begynte det kunstige genomet å produsere mRNA, som igjen ble benyttet til å lage nye proteiner. Blant annet ble det dannet restriksjonsenzymer som klippet opp cellens opprinnelige Mycoplasma capricolum genom. Den nye syntetiske bakterien var i stand til å formere seg.
Nå når metodene er utviklet kan forskningsprogrammet fortsette mot det opprinnelige målet – å finne de genene som utgjør minimumssettet av gener som kreves for bakterielt liv. Planen er å gradvis fjerne genene i genomet inntil man kun sitter igjen med minimums-genomet.
Kilder:
Pressemelding fra J. Craig Venter Institute
Gibson et al., 2010. Creation of a bacterial cell controlled by a chemically synthesized genome. Science.
Hva du trenger å vite om syntetisk biologi
- Hør direktør Sissel Rogne i Bioteknologinemnda i P2-akademiet
- Videre kan du lese om Craig Venters originalartikkelen i Science om hans arbeid med å lage den første syntetiske bakterien, pdf åpnes i nytt vindu (21.05.10)
- Se artikler i GENialt 4/2009: Liv laga? leder og «Syntetisk biologi – liv laga?»
