Синтетичний організм

10. Синтетичний організм. Уявіть, що Ви — провідний спеціаліст у галузі синтетичної біології й очолюєте проект щодо створення першого у світі штучного живого організму. Опишіть, які експерименти Ви будете проводити і які труднощі у Вас виникатимуть на шляху реалізації проекту.

 Незважаючи на рекордні темпи розвитку сучасної науки, перемогти старих ворогів людства – голод і хвороби – так і не вдалося. Більше того, появляються нові проблеми,  наприклад, енергетична криза, пов'язана зі скороченням природних запасів нафти і газу, погіршення стану довкілля.

Вирішити ці завдання хочуть прихильники відносно нового напрямку науки, який швидко набирає силу – синтетичної біології.(увага на слайд)

Останнім часом термін «синтетична біологія» використовується в іншому значенні, повідомляючи про нову галузь дослідження, яка об'єднує науку і інженерію з метою проектування та побудови нових (неіснуючих в природі) біологічних структур і систем.

Сьогодні я хочу перевести вас у наукову лабораторію для того, щоб стати свідками появи нового штучно створеного організму. Але спочатку звернімо увагу на історію. Щоб створити організм потрібно створити його геном і перший, кому вдалося це зробити був індійський вчений  Хоран. Як відомо на основі геному синтезуються амінокислоти, і першим, хто створив нову амінокислоту на основі аланіну був американець П.Шульц.

Проривом у таких експериментах було наукове відкриття 20 травня 2010 року. Цей день назавжди увійде в історію як день, коли було оголошено про створення першої здатної до розмноження живої клітини на основі синтезованого геному. Створили штучний живий організм –сантію- в Інституті  Крейга  Вентера під керівництвом самого вченого. В цілому на дослідження пішло більше 15 років, але це подія несе в собі революційний для науки потенціал і, можливо, дозволить людству вирішити наймасштабніші завдання, такі як нові джерела харчової сировини, ліків і вакцин , перемога над забрудненням навколишнього середовища, синтез чистої води і т. д.

Отже, для того, щоб синтезувати організм, спочатку необхідно синтезувати геном, далі – білок, далі – окрему клітину.

 Першочергове завдання  – підібрати організм з мінімальним геномом, який має тільки найнеобхідніші для існування функції: здатність харчуватися, рости і розмножуватися,  а також такий, що швидко росте. Такими організмами є бактерії, тобто об´єктом нашого дослідження є бактерія з роду Mycoplasma.

• Першим експериментом є - Визначення  послідовності  геному вихідної бактерії. Для цього проводять секвенування за методом Сангера.

Для проведення секвенування необхідні: секвенуючий  праймер (штучно синтезована послідовність невеликої кількості нуклеотидів, комплементарна певній ділянці вихідної молекули ДНК), чотири пробірки з набором з чотирьох нуклеотидів ДНК dATP, dCTP, dGTP і dTTP (аденін, цитозин, гуанін, тимін), один з яких ізотопно мічений відповідно потрібно додати одному з чотирьох дидезоксинуклеотидів (ddATP, ddCTP, ddGTP і ddTTP), і фермент..

Сам метод включає наступні етапи:

1) гібридизацію досліджуваного фрагменту ДНК з праймером (поєднує електрофорез в агарозному гелі для фракціонування ДНК з методами перенесення розділеної по довжині ДНК на мембранний фільтр . Метод називається по імені винахідника , Саузерна.  Гель-електрофорез — аналітичний метод хімії і молекулярної біології для розділення різних видів молекул. Суміш молекул пропускається через гель, який являє собою молекулярне сито, яке легше пропускає дрібніші молекули, аніж великі. Рушійну силу задає електричне поле, тому молекули мають бути заряджені.