Die Genomentdeckung ist der Schlüssel zu Designer-Organismen

Seit mehr als 20 Jahren versucht J. Craig Venter, eine Zelle mit möglichst wenigen Genen herzustellen, in der Hoffnung, dass uns die abgespeckte Zelle etwas über die Notwendigkeiten des Lebens verraten würde.

In einem heute veröffentlichten Artikel in Wissenschaft , Venter und sein Team gaben bekannt, dass sie diesem Ziel einen großen Schritt näher gekommen sind – und dabei einige Überraschungen erlebt haben.

Die Teileliste des grundlegenden Lebens ist ein Drittel länger als Wissenschaftler angenommen hatten, sagte Venter, der dafür bekannt ist, das Rennen um die Kartierung des menschlichen Genoms gewonnen zu haben. Und es hängt viel mehr vom Kontext ab, als ihnen bewusst war.

Um ihre synthetische Zelle dazu zu bringen, sich schnell genug zu replizieren und zu wachsen, um sie im Labor zu verwenden, waren 473 Gene erforderlich, von denen 149 eine unklare Funktion haben.

Venter, Gründer, Vorsitzender und CEO des J. Craig Venter Institute, das die Forschung leitete, sagte, er habe seine Jagd in der Annahme begonnen, dass er in der Lage sei, die einzelnen oder wenigen Gene zu lokalisieren, die für diese oder jene Eigenschaft verantwortlich sind. Stattdessen, sagte er auf einer Pressekonferenz am Mittwoch, habe er gelernt, dass Funktionen, Krankheiten und grundlegende Existenzen vom Zusammenspiel vieler Gene abhängen.

Das Leben gleicht viel mehr einem Symphonieorchester als einem Piccolo-Spieler, sagte er.

Die meisten Anwendungen für diese synthetische Zelle sind Jahre oder Jahrzehnte entfernt, aber es ist ein wichtiger wissenschaftlicher Fortschritt.

Ein Cluster synthetischer Zellen mit den wenigsten Genen, die zum Wachsen und Teilen benötigt werden. In Kultur bilden diese sogenannten JCVI-syn.30-Zellen eine Vielzahl von Strukturen.

Dies ist wirklich nützlich, um Ihnen einen Einblick in die wirklich minimale Teileliste zu geben, die erforderlich ist, um einen Organismus am Laufen zu halten, sagte Jef Boeke, Direktor des Instituts für Systemgenetik am Langone Medical Center der New York University. Es ist enorm wertvoll, die grundlegende Verdrahtung einer Zelle zu verstehen.

Die synthetische Zelle mit der Bezeichnung JCVI-syn3.0 hat auch potenzielle Anwendungen für die Weiterentwicklung von Medizin, Ernährung, Landwirtschaft, Biokraftstoffen und Biochemikalien, sagte Dan Gibson, Vizepräsident von DNA Technology for Synthetic Genomics, einem von Venter gegründeten Unternehmen zur Kommerzialisierung genetischer Fortschritte , die auch an der neuen Arbeit beteiligt war.

Unsere langfristige Vision ist es, synthetische Organismen nach Bedarf zu entwerfen und zu bauen, die bestimmte Funktionen ausführen, die in das zelluläre Genom einprogrammiert sind, schrieb Gibson in einer Folge-E-Mail. Synthetische Zellen mit einer minimalen Stückliste würden ihrem Zweck maximale Energie widmen – sie würden einfach wachsen und sich teilen und das Produkt herstellen, das in die Zelle programmiert wurde.

Auf die Frage nach konkreten Anwendungsbeispielen erwähnte Venter synthetische Antibiotika und eine laufende Zusammenarbeit zwischen Synthetic Genomics und United Therapeutics zur Züchtung transplantierbarer Organe in Schweinen. Menschen können Schweineherzen, -lungen oder -leber wegen des Risikos von Abstoßungsreaktionen und Krankheiten nicht verwenden, aber die Unternehmen versuchen, Veränderungen im Schweinegenom vorzunehmen, um dies zu ermöglichen.

Der Genetiker George Church von der Harvard University zieht es vor, Funktionen in bestehende Genome einzufügen, anstatt sie von Grund auf neu aufzubauen. Church sagte, JCVI-syn3.0 sei eine bedeutende akademische Errungenschaft, aber er sehe kurzfristig keinen großen praktischen Nutzen dafür.

Ich will nicht unhöflich sein, sagte Church. Ich denke, es ist eine schöne Sache, die sie getan haben.

Als wissenschaftliche Meisterleistung, sagte Church, war er mehr beeindruckt von der früheren Arbeit der Gruppe, die vor mehr als fünf Jahren geleistet wurde, die zeigte, dass das Team ein viel größeres Genom synthetisieren konnte, das der für reale Anwendungen erforderlichen Komplexität viel näher kommt.

Venter sagte, die Arbeit zeige, wie weit wir noch gehen müssten, um die Genome selbst der einfachsten Kreaturen zu verstehen.

Die Tatsache, dass ein hoch engagiertes, äußerst kompetentes Team mit einem Nobelpreisträger, drei Mitgliedern der National Academy of Science und einigen brillanten Nachwuchswissenschaftlern so lange gebraucht hat, um so weit zu kommen, sagt uns viel über die Grundlagen des Lebens und die nächsten Phasen werden nicht trivial sein, sagte er.

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