เซลล์ ด้วยการสังเคราะห์เทียมอย่างเต็มที่ จีโนม มีการรายงานครั้งแรกในปี 2010 ซึ่งมีความเรียบง่าย จีโนม เซลล์ได้มาจากสิ่งนั้น มีลักษณะสัณฐานผิดปกติตามการแบ่งตัวของเซลล์ การเพิ่มกลุ่มยีนล่าสุดลงในเซลล์ที่เรียบง่ายนี้ช่วยฟื้นฟูการแบ่งเซลล์ตามปกติ
เซลล์เป็นหน่วยโครงสร้างและหน้าที่พื้นฐานของชีวิต ซึ่งเป็นทฤษฎีที่เสนอโดย Schleiden และ Schwann ในปี ค.ศ. 1839 ตั้งแต่นั้นมา นักวิทยาศาสตร์ได้ให้ความสนใจในการทำความเข้าใจหน้าที่ของเซลล์โดยพยายามถอดรหัสรหัสพันธุกรรมอย่างเต็มที่เพื่อทำความเข้าใจว่าเซลล์เติบโตและแบ่งตัวอย่างไร ทำให้เกิดเซลล์ประเภทเดียวกันมากขึ้น ด้วยการถือกำเนิดของ ดีเอ็นเอ การเรียงลำดับก็เป็นไปได้ที่จะถอดรหัสลำดับของ จีโนม จึงพยายามทำความเข้าใจกระบวนการระดับเซลล์ให้เข้าใจพื้นฐานของชีวิต ในปี พ.ศ. 1984 Morowitz เสนอการศึกษาไมโคพลาสมาด้วยวิธีที่ง่ายที่สุด เซลล์ สามารถเติบโตได้ด้วยตนเองเพื่อทำความเข้าใจหลักการพื้นฐานของชีวิต
ตั้งแต่นั้นมา ได้มีการพยายามหลายครั้งเพื่อลด จีโนม ขนาดเป็นจำนวนที่เรียบง่ายทำให้เกิดเซลล์ที่สามารถทำหน้าที่พื้นฐานของเซลล์ได้ทั้งหมด การทดลองครั้งแรกนำไปสู่การสังเคราะห์ทางเคมีของ Mycoplasma mycoides จีโนม 1079 Kb ในปี 2010 และได้รับการตั้งชื่อเป็น JCVI-syn1.0 การลบเพิ่มเติมใน JCVI-syn1.0 โดย Hutchinson III และคณะ (1) ก่อให้เกิด JCVI-syn3.0 ในปี 2016 ที่มี จีโนม ขนาด 531 Kb มี 473 ยีน และใช้เวลาเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าคือ 180 นาที แม้ว่าจะมีลักษณะทางสัณฐานวิทยาที่ผิดปกติจากการแบ่งเซลล์ก็ตาม มันยังมียีน 149 ยีนที่ไม่ทราบหน้าที่ทางชีววิทยา ซึ่งบ่งชี้ถึงการมีอยู่ขององค์ประกอบที่ยังไม่ถูกค้นพบซึ่งจำเป็นต่อชีวิต อย่างไรก็ตาม JCVI-syn3.0 จัดให้มีแพลตฟอร์มสำหรับการตรวจสอบและทำความเข้าใจฟังก์ชั่นชีวิตโดยการประยุกต์ใช้หลักการทั้งหมดจีโนม ออกแบบ
เมื่อเร็วๆ นี้ เมื่อวันที่ 29 มีนาคม 2021 Pelletier และเพื่อนร่วมงาน (2) ใช้ JCVI syn3.0 เพื่อทำความเข้าใจยีนที่จำเป็นสำหรับการแบ่งเซลล์และสัณฐานวิทยาโดยการแนะนำยีน 19 ตัวใน จีโนม ของ JCVI syn3.0 ทำให้ JCVI syn3.0A มีสัณฐานวิทยาคล้ายกับ JCVI syn1.0 ในการแบ่งเซลล์ 7 ใน 19 ยีนนี้ประกอบด้วยยีนการแบ่งเซลล์ที่รู้จัก 4 ยีนและ 1.0 ยีนที่เข้ารหัสโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับเมมเบรนซึ่งไม่ทราบการทำงาน ซึ่งร่วมกันฟื้นฟูฟีโนไทป์ที่คล้ายกับ JCVI-synXNUMX ผลลัพธ์นี้แสดงให้เห็นลักษณะของการแบ่งเซลล์และสัณฐานวิทยาของการแบ่งเซลล์ในเซลล์ที่มีจีโนมน้อยที่สุด
จากข้อเท็จจริงที่ว่า JCVI syn3.0 สามารถอยู่รอดและทวีคูณได้โดยอาศัยความเรียบง่าย จีโนมสามารถใช้เป็นสิ่งมีชีวิตต้นแบบในการสร้างเซลล์ประเภทต่างๆ ที่มีการทำหน้าที่ที่หลากหลายซึ่งเป็นประโยชน์ต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อม ตัวอย่างเช่น เราสามารถแนะนำยีนที่นำไปสู่การละลายของพลาสติกเพื่อให้สิ่งมีชีวิตใหม่ที่สร้างขึ้นสามารถนำไปใช้ในการย่อยสลายพลาสติกในลักษณะทางชีวภาพ ในทำนองเดียวกัน เมื่อนึกถึงการเพิ่มยีนที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ด้วยแสงใน JCVI syn3.0 ทำให้สามารถใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศได้ จึงช่วยลดระดับและช่วยลดภาวะโลกร้อน ซึ่งเป็นปัญหาทางภูมิอากาศที่สำคัญของมนุษยชาติ อย่างไรก็ตาม การทดลองดังกล่าวจะต้องได้รับการปฏิบัติด้วยความระมัดระวังสูงสุดเพื่อให้แน่ใจว่าเราจะไม่ปล่อยสิ่งมีชีวิตพิเศษออกสู่สิ่งแวดล้อมซึ่งควบคุมได้ยากเมื่อปล่อยออกมา
อย่างไรก็ตาม แนวคิดในการมีเซลล์ที่มีจีโนมแบบเรียบง่ายและการดัดแปลงทางชีววิทยาสามารถนำไปสู่การสร้างเซลล์ประเภทต่างๆ พร้อมหน้าที่ที่หลากหลาย ซึ่งสามารถแก้ไขปัญหาสำคัญที่มนุษยชาติเผชิญอยู่และความอยู่รอดขั้นสูงสุดได้ อย่างไรก็ตาม มีความแตกต่างระหว่างการสร้างเซลล์สังเคราะห์อย่างสมบูรณ์กับการสร้างเซลล์สังเคราะห์เชิงฟังก์ชัน จีโนม- เซลล์เทียมสังเคราะห์ที่สมบูรณ์ในอุดมคติจะประกอบด้วยเซลล์สังเคราะห์ จีโนม พร้อมกับส่วนประกอบของไซโตพลาสซึมที่สังเคราะห์ขึ้น ซึ่งเป็นความสำเร็จที่นักวิทยาศาสตร์อยากจะบรรลุเป้าหมายในไม่ช้านี้ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า เมื่อความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีถึงจุดสูงสุด
การพัฒนาล่าสุดอาจเป็นก้าวย่างสู่การสร้างเซลล์สังเคราะห์ที่สมบูรณ์ซึ่งสามารถเติบโตและแบ่งตัวได้
***
อ้างอิง:
- Hutchison III C, Chuang R. , et al 2016 การออกแบบและการสังเคราะห์แบคทีเรียน้อยที่สุด จีโนม. 25 วิทยาศาสตร์ มี.ค. 2016: ฉบับ. 351 ฉบับที่ 6280, aad6253
ดอย: https://doi.org/10.1126/science.aad6253
- Pelletier JF, Sun L., et al 2021. ข้อกำหนดทางพันธุกรรมสำหรับการแบ่งเซลล์ในเซลล์ที่มีจีโนมน้อยที่สุด เซลล์. เผยแพร่เมื่อ : 29 มีนาคม 2021 ดอย: https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.03.008
***
