Создана синтетическая клетка, способная пройти полный жизненный цикл

Фото из открытых источников

Исследователями из Университета Миннесоты разработана система SpudCell — это синтетическая клетка, способная осуществлять полный набор базовых «опций» живого организма, таких как рост, копирование ДНК, усваивание ресурсов, деление и передача генетической информации следующему поколению.

В предыдущих попытках создания искусственных клеток обычно воспроизводились отдельные биологические процессы. Создатели SpudCell объединили сразу несколько базовых функций в одной системе. Что сделало новинку одной из самых оптимальных комплексных моделей жизнеподобного существования вне живых организмов.

Основой конструкции стали липосомы, то есть, микроскопические пузырьки, составленные из жировой мембраны с водной средой внутри. Специалисты поместили внутрь синтетическую ДНК, способную задавать алгоритм для функционирования системы. Также были задействованы молекулы, ферменты и рибосомы — клеточные механизмы, ответственные за синтез белков.

Клетка обретает способность получать ресурсы, сливаясь с липосомами, в которых содержатся еужные молекулы. Она в процессе роста копирует генетический материал, а затем происходит деление. В живых клетках деление обеспечивает сложная внутренняя структура (цитоскелет), а в искусственном аналоге оно осуществляется через накопление белков на мембране, создавая механическое напряжение до разрыва структуры.

Исследование также показало, что новая система может включаться в аналог естественного отбора. Когда учёные ввели генетическую модификацию, увеличивающую производство белка слияния, инновационные клетки росли быстрее и оставляли больше «потомства». Через пять поколений они вытесняли «родительскую» популяцию, особо быстро процесс шёл в условиях дефицита питания.

У генома SpudCell длина около 90 тысяч пар оснований — меньше, чем учёные считали минимумом для действующей клетки. Генетическая информация оказалась поделённой между семью отдельными плазмидами, что даёт возможность независимого программирования разных функций системы.

Разработчики считают платформу основой для биоинженерных технологий нового поколения, где модификации бактерий или дрожжей уйдут в прошлое, а на смену им придут полностью синтетические клетки, адаптированные под конкретные задачи: производство лекарств, синтез материалов, топлива и пр.

Проводником развития направления станет организация Biotic. Авторы новации признают, что текущая версия SpudCell – это ещё лабораторная модель, и потребуются новые эксперименты до её практического применения.