Tiskane izdaje
Pod vodstvom kemika Floyda Romesberga so jo ustvarili raziskovalci na Scrippsovem inštitutu v La Jolli v Kaliforniji in pri tem prvič na svetu uporabili genski kod, ki ga sestavlja šest črk namesto običajnih štirih. To pomeni, da so ustvarili prvo do zdaj znano obliko življenja, ki vsebuje umetne genske sestavne dele in ki ta razširjeni genski kod prenaša tudi na potomce.
Do zdaj je veljalo, da je vse od vznika življenja na našem planetu, ne glede na njegovo silno pestrost, organizme določal en sam genski kod, sestavljen iz štirih črk: G, T, C, in A. Gre za molekule oziroma nukleotide, ki povezani v pare sestavljajo znamenito dvojno vijačnico DNK. Ta je enaka tako pri preprostih bakterijah kot pri človeku. Njihovo zaporedje določa, katere proteine lahko neka celica proizvaja, ti proteini pa nato v celici opravljajo večino dela pri vzdrževanju strukture, njenem delovanju in nadzorovanju tkiv in organov v organizmu.
Romesbergu s sodelavci je uspelo kemijsko ustvariti dva nova nukleotida, novi črki, ki ju je imenoval X in Y. Novi par je dodal genskemu kodu bakterije E. coli, s tem pa je razširil življenje čez okvir osnovne genetske abecede. Bakterija z novim parom nukleotidov v DNK se je namreč lahko normalno razmnoževala, čeprav nekoliko počasneje, in na svoje potomce poleg običajnih prenašala tudi novi par nukleotidov, ki so ga ti nato prenesli naprej na svoje potomce.
Dodatni dve črki
Dosežek raziskovalcev s Scrippsovega inštituta tako odpira pot novim oblikam življenja oziroma organizmov, katerih celice vsebujejo razširjeno DNK, ki je ne najdemo v običajnem genskem kodu naravnih organizmov. Ker ima ta bakterija zdaj genski kod sestavljen iz šestih črk, namesto običajnih štirih, raziskovalci domnevajo, da bodo nove kombinacije v zaporedju nukleotidov omogočale celicam oziroma takim bakterijam, da bodo proizvajale nove proteine. Ti bi lahko delovali zelo različno od teh, ki so ustvarjeni po poti naravno danega genskega koda.
»Z dodatnima črkama bomo lahko napisali nove besede življenja in povedali več zgodb,« je v obvestilu novinarjem zapisal Floyd Romesberg. Seveda pa ta, zdaj realna možnost ustvariti »nove besede« oziroma nove oblike življenja in povsem nove proteine ne obeta le novih živih proizvajalcev novih snovi, ki utegnejo sprožiti revolucijo v obvladovanju bolezni in še na marsikaterem drugem področju, marveč vzbuja tudi zaskrbljenost in pomisleke. Kaj če se ti živi proizvajalci nekega dne po nesrečnem naključju znajdejo v nenadzorovanem okolju? Kako se bodo tedaj vpletli v naše življenje oziroma v življenje na našem planetu?
Varnostni izklop
Romesberg zavrača tako bojazen, saj je v vseh organizmih, ki imajo ali bi imeli umetno razširjen genski kod, vgrajen varnostni »izklop«. Ti preoblikovani organizmi namreč lahko preživijo le v laboratorijskem okolju, kjer jih hranijo s kemikalijami, brez katerih ne morejo replicirati svoje razširjene DNK. Laboratorijski poskusi so pokazali, da brez teh kemijskih snovi organizmi sčasoma izgubijo dodatek v svoji DNK, saj ga ne morejo ustvarjati, in nato ali odmrejo ali pa naprej obstajajo le z delovanjem naravne DNK. Če bi te bakterije vendarle ubežale v okolje ali v telo drugega organizma ali v nas, bi brez dostopa do sintetičnih snovi odmrle ali pa se prelevile v bakterije z naravno štiričrkovno DNK.
»Ti organizmi ne bodo nikoli mogli nikogar okužiti,« zagotavlja Romesberg. Navedeno dejstvo je tudi eden od razlogov, da je s sodelavci že ustanovil podjetje Synthorx, kjer naj bi novo tehniko uporabili pri virusih in bakterijah. Ti naj bi delovali kot živo cepivo. Ko bi se znašli v krvnem obtoku, bi tam sprožili imunski odziv, ne bi pa se mogli razmnoževati.
Pestre možnosti uporabe
Možnosti za uporabo te tehnike oziroma z njo modificiranih organizmov se zdijo skoraj brezmejne. Z razširjenim kodom DNK bi lahko vzpostavili biološki krogotok v celici, ki ne bi posegal v njene naravne biološke funkcije. Znanstveniki bi denimo lahko naredili celice, ki bi uporabile DNK za izdelavo proteinov, ki v naravi ne obstajajo, to pa bi odprlo pot do raznovrstnih na proteinih zasnovanih zdravil. Kombinacije treh nukleotidov v DNK bi lahko specializirale določene aminokisline. Te bi celica po navodilih povezala skupaj tako, da bi ustvarjale določene proteine.
Za zdaj živi organizmi z nekaj redkimi izjemami uporabljajo le okoli 20 aminokislin. Obstaja pa še veliko aminokislin, ki bi jih lahko uporabili za proizvodnjo proteinov, ki bi nato imeli nove funkcije. To na neki način že počne podjetje Ambrx v San Diegu. Z vključevanjem novih aminokislin v nekatere proteine razvija nova, bolj učinkovita zdravila za uničevanje tumorjev – predvsem tako, da ostanejo dlje v krvnem obtoku. Proteini z novimi aminokislinami utegnejo tudi omogočiti lažje sledenje in s tem ugotavljanje, kako celice delujejo, prav tako bi lahko zelo olajšali učinkovito diagnostično testiranje.
Raziskave umetne DNK niso nekaj novega, saj potekajo že več kot 20 let. Umetno ustvarjeni nukleotidi že delujejo v epruvetah, uporabljajo jih v nekaterih diagnostičnih postopkih. Toda do zdaj raziskovalcem še ni uspelo, da bi umetna DNK delovala v živi celici. Dr. Romesberg je s svojimi sodelavci ustvaril kar tristo različic, preden je dobil nukleotid, ki je dovolj stabilen in se ob delitvi celic zlahka replicira, podobno kot naravni. Njegov nukleotid X se tako zdaj zlahka povezuje v par z nukleotidom Y, podobno kot se povezujejo A s T in C z G ter s tem omogočajo, da se DNK pravilno replicira.
Vprašanja, za zdaj
»Za zdaj nam je uspelo zgolj uskladiščiti več informacij v DNK žive celice, še daleč pa smo od tega, da bi celice s temi nukleotidi proizvajale proteine,« priznava dr. Romesberg. Za kaj takega bo treba opraviti še veliko genskega inženiringa na bakteriji. Poskusi v to smer že obstajajo, Romesberg pa je s svojimi sodelavci krenil po bližnjici. »Kloroplasti v rastlinah so sposobni prevzeti nukleotide iz okoliškega tkiva. Znano je že, kateri geni so za kaj takega zaslužni. Zato smo zdaj spojili gen alge v bakterijo E. coli. Upamo, da bo ta spoj usposobil bakterijo, da prevzame nukleotida X in Y iz medija, v katerem raste,« napoveduje Romesberg.
Ali bo to privedlo do uporabnih rezultatov? Ustanovitev podjetja priča, da se Romesberg tega nadeja. Vendar pa se sá mo področje ksenobiologije, veje sintezne biologije, ki v biologijo uvaja inženirske pristope, šele razvija. Če drugega ne, utegne nadaljnje raziskovanje pojasniti, zakaj smo se živi organizmi razvili na osnovi zgolj štirih nukleotidov. Morda je število štiri najbolj učinkovito. Če je ta domneva pravilna, se morebitnim organizmom z razširjenim genskim kodom ne obeta najboljša prihodnost, saj bi to pomenilo, da njihovo delovanje ne bo optimalno. Torej ni strahu, da bi prevladali nad organizmi z naravno štirinukleotidno DNK.
