211service.com
Halvsyntetisk livsform nu helt beväpnad och operativ
William B. Kiosses, PhD, The Scripps Research Institute
Varje levande varelse på jorden lagrar instruktionerna för liv som DNA, med hjälp av de fyra genetiska baserna A, G, C och T.
Alla utom en, alltså.
I San Diego-laboratoriet i Floyd Romesberg – och vid en start som han grundade – odlar bakterier med en utökad genetisk kod. De har två bokstäver till, ett onaturligt par som han kallar X och Y.
Romesberg, chef för ett laboratorium vid Scripps Research Institute, ändrade först bakteriens gener E coli att hysa de nya DNA-komponenterna 2014. Nu, för första gången, använder bakterierna sin utökade kod för att tillverka proteiner med lika ovanliga komponenter.
Vi ville bevisa konceptet att varje steg av informationslagring och hämtning kunde förmedlas av ett onaturligt baspar, säger han. Det är inte en kuriosa längre.
Bakterien kallas en halvsyntetisk organism, eftersom medan den har ett utökat alfabet, har resten av cellen inte förändrats. Trots det säger Peter Carr, en biologisk ingenjör vid MIT:s Lincoln Laboratory, att det tyder på att forskare bara börjar lära sig hur långt livet kan omformas, ett koncept som kallas syntetisk biologi.
Vi vet inte vad de ultimata gränserna är för vår förmåga att konstruera levande system, och det här dokumentet hjälper till att visa att vi inte är begränsade till fyra baser, säger han. Jag tycker att det är ganska imponerande.
Mänskligheten har blivit besviken i jakten på att hitta liv på Mars eller Jupiter. Ändå antyder de främmande bakterier som växer i San Diego redan att vår jordbiologi inte är den enda möjliga. Det tyder på att om livet hade utvecklats någon annanstans, så kan det ha gjort det med mycket olika molekyler eller olika krafter, säger Romesberg. Livet som vi känner det är kanske inte den enda lösningen, och kanske inte den bästa.
Romesbergs försök att lägga ett genetiskt gökägg inuti bakterier började för 15 år sedan. Efter att ha skapat ett kandidatpar av nya genetiska bokstäver var det första steget att lägga till dem i en bakteries genom och visa att den kunde använda dem för att lagra information. Det vill säga, kunde organismen hålla sig till det onaturliga DNA:t och även kopiera det troget när det delade sig?
Svaret, visade hans labb 2014, var ja. Men tidiga versioner av bakterierna var inte alltför friska. De dog eller gjorde sig av med de extra bokstäverna i deras DNA, som lagras i en minikromosom som kallas en plasmid. Med Romesbergs ord saknade hans skapelser det verkliga livets styrka.
I år hade teamet tagit fram en mer stabil bakterie. Men det räckte inte att förse grodden med en delvis främmande kod – den behövde använda den koden för att göra ett delvis främmande protein. Det är vad Romesbergs team rapporterar i dag i dagboken Natur , säger att det har gjort.
Med hjälp av de extra bokstäverna instruerade de bakterier att tillverka ett glödande grönt protein som innehåller en enda onaturlig aminosyra. Vi lagrade information och nu hämtade vi den. Nästa sak är att använda den. Vi ska göra saker som ingen annan kan, säger Romesberg.
Den praktiska vinsten för en organism med ett större genetiskt alfabet är att den har ett större ordförråd – den kan sätta ihop proteiner med komponenter som normalt inte finns i naturen. Det kan lösa några knepiga problem inom medicinsk kemi, som är konsten att forma molekyler så att de gör precis vad som önskas i kroppen, och inget som inte är det.
Att sträva efter sådana mål är en startup som Romesberg grundade, som heter Synthorx. Det har hittills samlat in 16 miljoner dollar och hoppas kunna förvandla vetenskapen till nya läkemedel. Ett projekt syftar till att göra en ny version av interleukin-2, ett läkemedel mot cancer med några otäcka biverkningar. Kanske skulle de semisyntetiska bakterierna kunna fixa det genom att byta in några ovanliga komponenter vid viktiga punkter. Det här företaget måste ut från labbet och in på kliniken, säger dess nyinstallerade vd, Laura Shawver.
Carr säger att en utökad genetisk kod kan ha konsekvenser utöver att tillhandahålla en genväg för att programmera nya egenskaper till proteiner. Han tror också att de nya bokstäverna kan användas för att dölja information på sätt som andra biologer inte lätt kunde se. Det kan vara användbart för att dölja immateriella rättigheter eller kanske för att dölja ett biovapen.