Το SpudCell είναι ένα συνθετικό κύτταρο που κατασκευάστηκε από επιστήμονες του Πανεπιστημίου της Μινεσότας στις ΗΠΑ. Δημιουργήθηκε σε εργαστήριο από χημικές ουσίες, αλλά είναι ικανό να εκτελέσει πολλές από τις ίδιες λειτουργίες με ένα ζωντανό κύτταρο. Τρέφεται, αναπτύσσεται και αναπαράγεται, μεταβιβάζοντας το γενετικό υλικό του στις μελλοντικές γενιές.

Αν και δεν είναι το πρώτο συνθετικό κύτταρο που δημιουργήθηκε ποτέ, το SpudCell είναι το πρώτο που ολοκληρώνει έναν πλήρη κύκλο ζωής –από τη γέννηση έως τη διαίρεσή του σε κύτταρα επόμενης γενιάς– καθώς δημιουργήθηκε από «τα κάτω προς τα πάνω» χρησιμοποιώντας εργαστηριακές χημικές ουσίες. Πρόκειται για μια απλοποιημένη εκδοχή της δομής ενός ζωντανού κυττάρου, αποκαλύπτοντας τα βασικά γενετικά και δομικά συστατικά απαραίτητα για τις λειτουργίες της ζωής.

«Το SpudCell, αν και συχνά μιμείται τη συμπεριφορά ενός ζωντανού οργανισμού, ωστόσο είναι πολύ πιο απλοϊκό από ένα φυσικό κύτταρο και συναρμολογήθηκε κομμάτι κομμάτι», ανέφεραν οι ερευνητές.

Δεν είναι αύταρκες

Σε αντίθεση με τα περισσότερα φυσικά κύτταρα, το SpudCell δεν είναι αύταρκες. Καθώς αδυνατεί να παραγάγει τα δικά του ριβοσώματα –τα μέρη δηλαδή του κυττάρου που είναι υπεύθυνα για την παραγωγή νέων πρωτεϊνών– οι επιστήμονες πρέπει να το τρέφουν με πρωτεΐνες και ένζυμα, με κάθε γενεαλογική γραμμή να διαρκεί μόνο πέντε έως δέκα γενιές.

Επιπλέον, το γονιδίωμα του εν λόγω συνθετικού κυττάρου είναι μικρότερο από τα περισσότερα ζωντανά κύτταρα. Περιέχει μόνο 90.000 ζεύγη βάσεων, σε σύγκριση με τα 3 δισ. ενός ανθρώπινου κυττάρου, και οι γενετικές πληροφορίες του χωρίζονται σε επτά μόρια DNA αντί να ενοποιούνται σε ένα. Αυτός ο κατακερματισμός σημαίνει ότι το σημαντικό γενετικό υλικό δεν μεταβιβάζεται πάντα πλήρως στην επόμενη γενιά κυττάρων.

Παρόλο που το SpudCell είναι μια νέα εξέλιξη, βασίζεται σε δεκαετίες έρευνας πάνω σε αυτό που οι επιστήμονες αποκαλούν «minimal cells» (σ.σ. κύτταρα ελάχιστης σύστασης). Πρόκειται για συνθετικά κύτταρα που περιέχουν μόνο την πιο βασική γενετική και δομική «αρχιτεκτονική» που απαιτείται για την εκτέλεση των λειτουργιών της ζωής.

Τα συνθετικά κύτταρα βοηθούν τους ερευνητές να κατανοήσουν πλήρως τις βασικές λειτουργίες ενός ζωντανού κυττάρου – τι είναι και τι δεν είναι απαραίτητο για τη ζωή. Η πρόοδος στην κατανόηση των συνδέσεων και των μηχανισμών της ζωής θα μπορούσε, με τη σειρά της, να βοηθήσει την ιατρική έρευνα, την εξερεύνηση του Διαστήματος και πολλούς άλλους τομείς μελέτης.

Υπάρχουν άλλα συνθετικά, αλλά όμοια με ζωντανά, κύτταρα; Για πάνω από έναν αιώνα, οι επιστήμονες προσπαθούν να μιμηθούν τις διαδικασίες της ζωής.

Το πρώτο τεχνητό «κύτταρο» στον κόσμο δημιουργήθηκε το 1957 από τον Καναδό φυσικό Τόμας Τσανγκ. Αν και αυτή η πρώτη προσπάθεια δεν λειτούργησε όπως τα βιολογικά κύτταρα, άνοιξε τον δρόμο για ιατρικές καινοτομίες που βασίζονταν στη μεταφορά βιολογικών υλικών μέσα στο σώμα. Από τότε ο τομέας της συνθετικής βιολογίας έχει ακμάσει.

Το 2010, ερευνητές στο Ινστιτούτο Γονιδιωματικής Ερευνας J. Craig Venter (JCVI), το οποίο διαθέτει εγκαταστάσεις στην Καλιφόρνια και στο Μέριλαντ των ΗΠΑ, δημιούργησαν «κύτταρα ελάχιστης σύστασης» που είχαν συνθετικό γονιδίωμα και μπορούσαν να διαιρεθούν μόνα τους. Τώρα, το SpudCell χαράσσει μια νέα πορεία για τη συνθετική βιολογία.

Σημαντική πρόοδος

«Η ομάδα της Κέιτ Ανταμάλα σχεδίασε και κατασκεύασε ένα μη ζωντανό συνθετικό κύτταρο που είναι πολύ πιο κοντά στο να είναι “ζωντανό” από οποιοδήποτε παράγεται στο πεδίο των συνθετικών κυττάρων», δήλωσε ο Τζον Γκλας, ο οποίος ηγείται της έρευνας για τα συνθετικά κύτταρα στο Ινστιτούτο J. Craig Venter.

Πρόκειται για σημαντική πρόοδο, αλλά οι ερευνητές πίσω από την έρευνα του SpudCell σημειώνουν ότι υπάρχει ακόμη πολλή δουλειά που πρέπει να γίνει. Ως επόμενο βήμα, οι ερευνητές ελπίζουν να δημιουργήσουν γενετικές οδηγίες για την κατασκευή ριβοσωμάτων, έτσι ώστε οι μελλοντικές εκδόσεις του συνθετικού κυττάρου να μη χρειάζεται να δανείζονται ριβοσώματα από ζωντανά κύτταρα – κάτι που περιορίζει την αναπαραγωγική ικανότητα του SpudCell σε μόλις πέντε έως δέκα γενιές.

Οι ερευνητές ελπίζουν επίσης να φέρουν τη λειτουργία του πιο κοντά στα φυσικά κύτταρα, βελτιώνοντας την ικανότητά του να μεταδίδει πλήρεις γενετικές πληροφορίες στις μελλοντικές γενιές και μειώνοντας την εξάρτησή του από την πλούσια σε ένζυμα «τροφή» που παρέχουν οι ερευνητές.

Αυτός ο νέος τρόπος δημιουργίας συνθετικών κυττάρων ανασύρει χρόνιες ανησυχίες σχετικά με την ηθική και την ασφάλεια των τεχνητών ζωντανών οργανισμών. Οι ειδικοί στη βιοασφάλεια υποστηρίζουν ότι το SpudCell και παρόμοια πρότζεκτ τεχνητών κυττάρων δεν αποτελούν άμεσες απειλές.