Cientistas criam primeira célula bacteriana sintética auto-replicante

A célula sintética é chamada Mycoplasma mycoides e é a prova do princípio de que os genomas podem ser projetados no computador

Os investigadores no Instituto J. Craig Venter (JCVI), organização de pesquisa genômica localizada em Rockville, no estado americano de Maryland, divulgaram os resultados que descrevem a construção bem-sucedida da primeira célula bacteriana sintética auto-replicante. A equipe sintetizou um cromossomo pares de base de Mycoplasma mycoides genoma modificado. A célula sintética é chamada Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0 e é a prova do princípio de que os genomas podem ser projetados no computador, feita quimicamente em laboratório e transplantadas em um receptor de células para produzir uma nova célula de auto-replicação controlada apenas pelo genoma sintético.

A pesquisa foi publicada por Daniel Gibson e outros pesquisadores na edição de 20 de maio da Science Express e será publicada na próxima edição impressa da revista.

"Por quase 15 anos Ham Smith, Clyde Hutchison e o restante da nossa equipe têm trabalhado para a conclusão com êxito do nosso trabalho para a construção de uma célula bacteriana, que é totalmente controlado por um genoma sintético", disse J. Craig Venter, Ph.D., fundador e presidente, JCVI e autor sênior no papel. "Nós temos sido consumidos por essa pesquisa, mas também estamos igualmente focados em abordar as implicações sociais do que acreditamos ser uma das mais poderosas tecnologias e drivers para o bem da sociedade industrial. Aguardamos com expectativa a revisão contínua e diálogo sobre as aplicações importante deste trabalho para garantir que ele é para o benefício de todos", completou.

De acordo com Dr. Smith, "com esta primeira célula sintética bacteriana e as novas ferramentas e tecnologias que desenvolvemos para completar com sucesso este projeto, agora temos os meios para dissecar o conjunto de instruções genéticas de uma célula bacteriana para ver e entender como ele realmente funciona".

Para concluir esta etapa final do processo de quase 15 anos para construir e inicializar uma célula sintética, os cientistas JCVI começaram com o genoma digitalizado da bactéria M. mycoides. A equipe projetou 1.078 fitas específicas de DNA que eram 1.080 pares de bases. Estas fitas foram projetadas de modo que as extremidades de cada fita de DNA sobreposta cada um dos seus vizinhos, 80 pb. As cassetes foram feitos de acordo com as especificações JCVI pela companhia de síntese de DNA, Blue Heron Biotechnology.

Foi empregado um processo de três estágios usando o sistema de montagem descrito anteriormente para a construção do genoma usando o 1078 fitas. A primeira fase, tendo 10 fitas de DNA em um momento de construir segmentos. Na segunda fase, estes segmentos são tomadas 10.000 bp 10 em um tempo para produzir onze segmentos

.000 pb. Na etapa final, todos os 11, 100 kb segmentos foram montados em todo o genoma sintético em células levedura e cresceu como um cromossomo artificial de levedura.

A M. mycoides completa do genoma sintético foi isolada a partir da célula de levedura e transplantadas em élulas Mycoplasma capricolum destinatário que tiveram os genes para sua enzima de restrição removida. O DNA do genoma sintético foi transcrita em RNA mensageiro, que por sua vez, foi traduzido para novas proteínas. O genoma do M. capricolum ou foi destruído por M. mycoides enzimas de restrição ou foi perdida durante a replicação celular. Após dois dias de células viáveis M. mycoides, que continha apenas DNA sintéticas, eram claramente visíveis em placas de petri contendo meio de crescimento bacteriano.

"Para produzir uma célula sintética, o nosso grupo teve de aprender a seqüência, sintetizar e genomas transplante. Muitos obstáculos tiveram que ser superadas, mas estamos agora com a possibilidade de combinar todas estas etapas para produzir células sintéticas em laboratório", afirmou Dr. Gibson. "Podemos agora começar a trabalhar no nosso objectivo final de sintetizar uma célula mínima, contendo apenas os genes necessários para sustentar a vida na sua forma mais simples. Isso nos ajudará a compreender melhor como as células de trabalho", completou.

Esta publicação representa a construção da maior molécula sintética de uma estrutura definida, o genoma é quase o dobro do tamanho da síntese anterior Mycoplasma genitalium. Com esta prova bem sucedida, o grupo irá agora trabalhar na criação de um genoma mínimo, que tem sido uma meta desde 1995. Eles vão fazer isso, a destruir no genoma sintético e experiências de transplante de repetir até que não haja mais genes pode ser interrompida e o genoma é tão pequena quanto possível. Esta célula mínima será uma plataforma para analisar a função de cada gene essencial em uma célula.

"Para mim a coisa mais notável sobre a nossa célula sintética é que o seu genoma foi projetado no computador e trazido à vida através de síntese química, sem a utilização de qualquer pedaço de DNA natural. Este desenvolvimento envolvidos muitos métodos novos e úteis ao longo do caminho. Reunimos um incrível grupo de cientistas que fizeram isso possível", disse Dr. Hutchison.

Como na publicação da equipe de 2008, em que descreveu a síntese bem-sucedida do genoma da M. genitalium, eles projetaram e inseriram no genoma o que eles chamavam de marcas d'água. Estes são projetados especificamente os segmentos de DNA que usam o alfabeto "de genes e proteínas que permitem ao pesquisador enunciar as palavras e frases. As marcas são um meio essencial para provar que o genoma é sintética e não nativos, e para identificar o laboratório de origem. Codificadas no watermarks é um código novo DNA para escrever palavras, frases e números.

Os cientistas JCVI imaginam que o conhecimento adquirido com a construção desta célula auto-replicantes primeiro sintéticas, juntamente com a diminuição dos custos para a síntese de DNA, dará origem a uma maior utilização desta poderosa tecnologia. Este será, sem dúvida, conduzir ao desenvolvimento de muitas aplicações importantes e produtos, incluindo os biocombustíveis, vacinas, medicamentos, água potável e alimentos. O grupo continua a conduzir e apoiar a discussão ética e revisão para garantir um resultado positivo para a sociedade.

ISaúde.net