Prej më shumë se një dekade, shkencëtarët kanë bërë përparime të jashtëzakonshme drejt ëndrrës së kahershme për të fabrikur një qelizë të tërë nga molekula dhe materiale jo të gjalla.
Të tilla qeliza sintetike (ose “të inxhinieruara”) do të sillen ngjashëm me ato në trupat tanë, edhe pse do të kenë gjithashtu mekanizma të ndërtuar që sigurojnë siguri dhe etikë. Duke i studiuar ato, ne mund të transformojmë kuptimin tonë të rregullave të jetës. Ato gjithashtu mund të përdoren për të manipuluar organizmat e gjallë dhe për të arritur përparime të jashtëzakonshme në mjekësi dhe shkencë.
Në vitin 2010, Instituti J. Craig Venter njoftoi se kishte krijuar qelizën e parë “bakteriale sintetike që vetë-replikohet,” duke përmbajtur një gjenom të sintetizuar jashtë qelizës dhe më pas të transplantuar në të. Ajo më pas ishte në gjendje të ndahej dhe të riprodhohej sipas udhëzimeve nga kodi i saj i ri i ADN-së.
Që atëherë, kërkuesit kanë qenë vetëm më ambiciozë, duke synuar të sintetizojnë komponentë të tjerë qelizorë dhe të ndërtojnë një qelizë të tërë nga e para.
“Jemi më afër se kurrë më parë,” tha fizikania e Institutit Kombëtar të Standardeve dhe Teknologjisë Elizabeth A. Strychalski. Kërkimi për të krijuar një qelizë sintetike nga e para “është një aftësi që është, nëse jo në pragun tonë, ndoshta, ju e dini, në kutinë tonë të postës.”
Shumë nga përparimet e fundit bazohen në avancimet teknologjike që kanë bërë më të lehtë dhe më të lirë për të sintetizuar fije të gjata të ADN-së në laboratorë.
Shkencëtarët në mbarë botën kanë zbuluar gjithashtu metoda të zgjuara për të prodhuar versione bazë të membranave, mitokondrive dhe komponentëve të tjerë qelizorë. Dhe duke përdorur teknika të reja që i lejojnë ata të manipulojnë sasi të vogla të lëngjeve, ata po fillojnë të nxisin këto pjesë të sintetizuara të qelizave që të ndërveprojnë dhe të komunikojnë.
Në NIST, grupi kërkimor i Strychalski po ndihmon për të vendosur matjet dhe standardet themelore për përparime të mëtejshme në inxhinierinë biologjike (e njohur gjithashtu si biologjia sintetike).
NIST gjithashtu po bashkëpunon me Institutin J. Craig Venter mbi “qelizën minimale,” një qelizë sintetike e reduktuar. Në vend të pjesëve dhe komponentëve të shumtë sintetike, vetëm gjenomi i saj është i sintetizuar. Strychalski tha se qeliza minimale do të ndihmojë kërkuesit të arrijnë “kupa e shenjtë e kuptimit të asaj që bën çdo gjen i vetëm në qelizën njerëzore.”
Ne biseduam me të për punën e saj dhe një artikull të fundit që ajo ka bashkëautoruar në ACS Synthetic Biology që eksploron gjendjen e kërkimeve në fushën e saj.
Le të fillojmë me pyetjen më themelore. Si do ta dimë kur kemi ndërtuar një qelizë sintetike nga e para?
Ajo ka të ngjarë të ketë disa veti të rëndësishme, si aftësia për t’u riprodhuar, një metabolizëm, dhe një lloj organizimi të brendshëm ose ndarje. Disa veti dalin në pah kur filloni të montoni komponentët e një qelize, si aftësia për të reaguar ndaj një lloj stimuli në rrethinën tuaj dhe aftësia për të lëvizur.
Tani, a do të kërkojmë që qeliza jonë sintetike të ketë të gjitha ose vetëm disa prej këtyre vetive? Kjo është ende një pyetje e hapur dhe do të varet nga aplikimi i saj. Por sigurisht, këto janë të gjitha atributet e një qelize sintetike të ndërtuar nga e para që ne do të donim përfundimisht të inkorporonim.
Si mund të përdoren qelizat e tilla sintetike për të trajtuar sëmundjet?
Shumë nga ato që i bëjnë njerëzit të sëmuren mund të gjurmohen tek qelizat që nuk funksionojnë si duhet.
Pra, le të themi se qelizat merren si një kapsulë, dhe ne i kemi inxhinieruar ato për të ndier kur ka një gjendje të caktuar sëmundjeje. Mund të ndodhë që disa baktere të dëmshme po ju helmojnë, ose trupi juaj po humb aftësinë për të prodhuar një proteinë të caktuar.
Qelizat sintetike mund ta rregullojnë këtë duke ndoshta vrarë ato baktere të dëmshme ose duke ndihmuar trupin tuaj të prodhojë të gjitha molekulat që supozohet të prodhojë në mënyrë që të mos keni atë sëmundje.
Ju shkruani në artikullin tuaj në revistën për rolin që qelizat sintetike mund të luajnë në eksplorimin e hapësirës.
Një nga gjërat emocionuese për ndërtimin e qelizave sintetike është se ne kemi mundësinë të mendojmë për krijimin e qelizave sintetike ose sistemeve të ngjashme me qeliza që mund të jenë shumë më të përshtatura për një mjedis hapësinor, qoftë në një anije kozmike apo në sipërfaqen e një planeti tjetër.
Gjithashtu, ka kaq shumë mundësi për të përdorur qelizat si fabrika për prodhimin e produkteve, ilaçeve, materialeve të ndërtimit, ushqimit apo çfarëdo që mund të keni nevojë në këto ambiente me burime të kufizuara. Dhe gjëja e mirë për qelizat sintetike është se nuk duhet të largoheni nga sipërfaqja e tokës me shumë prej tyre për t’i rritur ato në hapësirë, ku mund të dëshironi një sasi të madhe të tyre.
A mund të sintetizojmë qeliza të dizajnuara ose sisteme të ngjashme me qeliza që eksplorojnë diversitetin biologjik përtej asaj që ekziston aktualisht në natyrë?
E dini, ne studiojmë qelizat siç janë zhvilluar në Tokë. Ne nuk e dimë sa nga ajo që shohim tani ndodhi sepse duhej të ndodhte në atë mënyrë dhe nuk mund të kishte ndodhur ndryshe.
Si mund të hyjmë në laborator, të kthejmë orën prapa dhe të shikojmë mundësi të tjera?
Për shembull, acidet nukleike në ADN janë bërë nga katër baza – adenina (A), timina (T), guanina (G) dhe citozina (C). Është e mundur të krijohen baza shtesë në laborator që nuk i gjejmë në natyrë dhe që duket se funksionojnë po aq mirë.
Si mund të sigurojmë etikën dhe sigurinë?
Është thelbësore që të gjithë të kenë një fjalë në mënyrën se si zhvillojmë këto teknologji, si i përdorim ato dhe kush ka qasje në to.
Tani kemi mundësinë të ndërtojmë sigurinë në vend që të shikojmë prapa dhe të përpiqemi të fusim sigurinë më vonë. Pra, unë jam një fans i madh i fillimit me një mendësi të sigurisë.
Për shembull, si mund të sigurojmë që qelizat sintetike të mos rriten jashtë atyre vendeve ku duam që ato të jenë? A mund të ndërtojmë “ndërprerës vdekjeje” brenda qelizave sintetike? Kur ato dalin nga trupi juaj, mund të ndiejnë ndryshimin e
temperaturës, duke shkaktuar një reagim stresues në qelizat që i bën ato të vdesin.
Një gjë tjetër që na nevojitet janë masat e fuqishme të skanimit për të siguruar që njerëzit që po porosisin fragmente sintetike të kodit të ADN-së ose qeliza sintetike të mos po porosisin ato që mund të jenë të dëmshme.
Na tregoni për rolin e NIST në gjithë këtë.
Më pëlqen të mendoj për ndërtimin e qelizave sintetike nga perspektiva e kontrollit. Kërkuesit po përpiqen të kontrollojnë funksionin e këtyre sistemeve dhe ta bëjnë këtë në mënyrë të sigurtë.
Për të pasur këtë lloj kontrolli, nevojitet të masim atë që sistemi po bën në mënyrë sasiore dhe me besim. Si tjetër do të dimë se ka arritur funksionin e tij të synuar?
Dhe po mendojmë për mënyrat që këto qeliza sintetike mund të bëjnë matjet. Bëhet fjalë për ndërtimin e qarkut biomolekular për të bërë matje dhe madje për të kryer llogaritje brenda sistemeve të gjalla.
Çfarë ju motivon në kërkimet tuaja?
Ne jemi në revolucionin bioteknologjik tani. Kemi probleme reale që duhet të përballim si shoqëri, dhe na nevojiten bioteknologjitë për të na ndihmuar të zgjidhim ato probleme.
Bëhet gjithashtu fjalë për zbulimin. Sapo të kuptojmë si të ndërtojmë qeliza sintetike nga e para, mund të kuptojmë më mirë se çfarë do të thotë të jesh njeri.
Burimi: The promise of synthetic cells (https://phys.org/news/2024-08-synthetic-cells.html)
