Учёные впервые собрали синтетическую клетку, которая ест, растёт и делится

Исследователи из Университета Миннесоты впервые собрали полностью синтетическую клетку из неживых химических компонентов и проследили за тем, как она питается, растёт, копирует свой геном и делится.

Творение назвали SpudCell, и, по словам команды, это первая синтетическая клетка с полным клеточным циклом, способная проходить отбор и конкуренцию на протяжении нескольких поколений.

Само имя SpudCell отсылает к "Спутнику", первому искусственному спутнику Земли. Результат подают как крупный прорыв, открывающий дорогу к биотехнологиям, где синтетические организмы выращивают с нуля и программируют под конкретные задачи, от борьбы с раком до улавливания углерода.

Руководитель команды Кейт Адамала сказала:

Мы воспроизвели в химии то, что раньше было возможно только в биологии, полный набор поведений клетки. Это доказывает, что самые базовые функции жизни, такие как рост и размножение, не требуют таинственной магической искры.

Геном SpudCell впечатляет компактностью. Если у человека он насчитывает около 3 миллиардов пар оснований, то у синтетической клетки всего 90 тысяч, что делает его наименьшим известным прокариотическим геномом, ниже предполагавшегося ранее минимума примерно в 113 тысяч пар.

Геном разбит на семь отдельных плазмид, что позволяет программировать разные функции клетки независимо друг от друга.

Помимо генома, в состав входят 36 очищенных ферментов и липидная мембрана, а всего клетка собрана из 150–200 молекул против миллиардов у природной. Ключевое преимущество в том, что учёные знают каждый её компонент.

Я знаю полный список ингредиентов клетки, знаю, какие именно химикаты, какие молекулы и в какой концентрации. Она полностью определена, а значит, мы можем её конструировать.

Пока SpudCell остаётся крайне примитивной и ближе всего к бактерии. У неё есть ряд серьёзных ограничений:

• деление происходит примерно раз в 12 часов

• клетку приходится подкармливать извне

• её держат при температуре около 30 °C

• собственные белки она производить не умеет

Для сравнения, кишечная палочка (E. coli) делится каждые 30 минут. Саму разработку Адамала назвала "невероятно хилым организмом, который прямо сейчас по сути не делает ничего, кроме как ест и изредка производит дочернюю клетку".

Свою разработку Адамала видит фундаментом будущей биоэкономики:

Мы надеемся, что действительно начинаем настоящую эпоху биоэкономики, технологию, которая позволит людям конструировать биологию.

Вместе с партнёрами она запускает общественную исследовательскую организацию Biotic, которая займётся общей инфраструктурой и открытыми стандартами для инженерии синтетических клеток.

Считать ли SpudCell жизнью, эксперты пока спорят, ведь без кропотливого ухода создателей клетка не способна эволюционировать самостоятельно.

Научная статья ещё не прошла рецензирование. Журнал Cell отклонил рукопись после того, как один из рецензентов счёл SpudCell "не настоящей биологией", а перед загрузкой на препринт-сервер bioRxiv команда показала работу журналистам под эмбарго, что вызвало вопросы у части коллег, включая синтетического биолога Керстин Гёпфрих из Гейдельбергского университета.

Сейчас исследователи собираются подать статью в новый журнал.