A napokban jelent meg a világsajtóban a mesterséges sejtek építésében mérföldkövet jelentő tudományos hír, amely szerint szintetikus eredetűre cserélték le a kólibaktérium (Escherichia coli) DNS-ét, miközben megváltoztatták a genetikai kódolási rendszerét is. Ennek Pósfai György, az MTA Szegedi Biológiai Kutatóközpontjának tudósa szerint háromféle jelentősége is van: egyrészt a technológia más, racionálisan tervezett sejtek készítésére is alkalmazható lesz. Újfajta, sokféle célra használható fehérjéket is elő lehet állítani a nem természetes aminosavak kódolásával, valamint a megváltoztatott kódolás miatt biztonsági, genetikai kommunikációs tűzfal keletkezik a mesterséges baktérium és a természetes élőlények között.
Arra a kérdésre, hogy nevezhetjük-e mesterségesnek ezt az élőlényt, Pósfai György úgy válaszolt: igen is, meg nem is. Az elkészítéséhez élő sejtekre volt szükség, és a fogadó gazda is egy természetes élőlény. Ugyanakkor a sejt felépítését és működését meghatározó információt hordozó DNS-t mesterségesen alakították ki.
Hasonló munkára egyébként már volt példa, Craig Venter csapata évtizedes erőfeszítéssel készített olyan Mycoplasma baktériumot, amelyet szintetikus eredetű DNS működtetett. A mostani munka újabb dimenziót nyitott: egyrészt jóval nagyobb DNS-molekulát tudtak összeállítani, másrészt egy igen hasznos, a kutatásban és az iparban széleskörűen használt baktériumot vettek alapul.
A létrehozott, Syn61 nevű kólibaktérium nem szolgai lemásolása az alapul vett baktériumtörzsnek. A genetikai kódrendszert megváltoztatták, egyszerűsítettek rajta. A természetes, univerzális genetikai kód redundáns, a 64-féle kódvariáns 20-féle aminosavat kódol, azaz egy-egy aminosavra többféle kódolás is vonatkozhat. Itt a szerin aminosavat kódoló hatféle kodon közül kettőt kihagytak, illetve másik, szinonim kodonnal helyettesítettek. Így felszabadult két kodon, pontosabban három, mivel az eredeti, háromféle stopkodonból az egyiket szintén mellőzték. Így lett a 64 elemű genetikai kódból 61 elemű, innen a Syn61 név.
Gyakran felmerül a kérdés, mi lesz, ha a mesterségesen megalkotott baktérium elszabadul, a gondosan kialakított genetikai tervrajz elfajul, esetleg – például vírusok közvetítésével – idegen, veszélyes gének kerülnek bele. A kutató szerint aggodalomra azonban nincs ok, a megváltoztatott genetikai kódrendszer tűzfalat képez a mesterséges és a természetes rendszerek között. Ha információt cserélnek, az a partnerben nem fog működni, hiszen az másként olvassa ki a genetikai utasításokat.
A kutató tájékoztatása szerint szegedi előzménye is van a munkának: a laboratóriumokban vagy az iparban gyakran használt, „vad” kólibaktérium DNS-ét vették alapul a szintetikus variánshoz, hanem az MTA SZBK Biokémiai Intézetének Genommérnöki Csoportjában készített, MDS42 nevű, genetikailag erősen egyszerűsített kólibaktériumét. Többéves munkával, amelybe – elsősorban bioinformatikai segítséggel – egy amerikai kutatócsoport is bekapcsolódott, precízen eliminálták a baktérium genomjából a fölöslegesnek, illetve a kutatási-ipari felhasználás szempontjából károsnak ítélt géneket. Egyrészt úgy gondolták, a fölösleg eltávolításával hatékonyabb és genetikailag stabilabb lesz a baktérium. Ebből csak a stabilitás igazolódott. Másrészt – alapkutatási szempontból – az érdekelte a kutatókat, meddig lehet elmenni a genetikai egyszerűsítésben anélkül, hogy komolyabban sérülnének a baktérium képességei.
Annak, hogy ezt a kólibaktériumot választották a szintetikus verzióhoz, két oka van. Egyrészt 4,6 millió nukleotid helyett kevesebb mint 4 milliót kellett összeszerkeszteni, másrészt hiányzott már belőle sok, a felhasználás szempontjából igazoltan felesleges vagy káros szakasz.
Pósfai György szerint a két munka közötti kapcsolat jó példa arra, hogy egy alapvetően alapkutatási projekt később – előre nem látott módon – egy igencsak hasznos alkalmazásokkal kecsegtető munka kiindulópontjává válhat.
A mostani, szintetikus genomú baktérium valószínűleg nem lesz sokáig világrekorder a mesterségesség „versenyében”. Még drasztikusabban átalakított genetikai kódrendszerű kólibaktérium is készülőben van (szintén MDS42-alapokon), más szintetikus baktériumgenomokat is terveznek, és nincs messze a mesterséges genomú, 12 millió nukleotidból összeálló élesztőgenom befejezése sem.
