Naukowcy z Medical Research Council’s Laboratory of Molecular Biology w Cambridge informują, że przepisali DNA bakterii Escherichia coli, tworząc syntetyczny genom czterokrotnie większy i znacznie bardziej złożony niż jakikolwiek wcześniej stworzony przez człowieka. Bakterie są żywe, choć mają niezwykły kształt i rozmnażają się powoli. Jednak ich komórki działają zgodnie z nowym zestawem reguł biologicznych, wytwarzając białka o zrekonstruowanym kodzie genetycznym. Eksperci zastanawiają się czy jest to nowa forma życia.

Sztuczny genom zawiera 4-metrowe pary zasad, jednostki kodu genetycznego oznaczone literami G, A, T i C. Wydrukowany w całości na arkuszach A4, liczy 970 stron, co czyni go zdecydowanie największym, jaki kiedykolwiek zbudowali naukowcy w warunkach laboratoryjnych.

DNA jest zwinięte wewnątrz komórki. Zawiera ono instrukcje, których organizm potrzebuje do działania. Kiedy na przykład komórka potrzebuje więcej białka do wzrostu, odczytuje DNA i według zawartych w nim instrukcji zaczyna produkcję. Dane te są zapisane w formie kodonów, czyli trzyliterowych skrótów oznaczających sekwencję trzech nukleotydów, będących jednostkami kodującymi określony aminokwas podczas syntezy białka.

W zasadzie całe ziemskie życie opiera się na 64 kodonach. 61 z nich wytwarza 20 naturalnych aminokwasów, które łączą się jak korale na sznurku, aby stworzyć instrukcję pozwalającą na zbudowanie dowolnego białka. Trzy ostatnie informują komórkę, kiedy białko jest gotowe i zatrzymują produkcję.

Zespół z Cambridge postanowił przeprojektować genom bakterii Escherichia coli, usuwając niektóre z jego zbędnych kodonów. Naukowcy za pomocą komputera prześledzili cały łańcuch DNA. Gdy natrafili na kodon TCG, odpowiedzialny za produkcję aminokwasu o nazwie seryna, przepisywali go jako ACG, który wykonuje tą samą pracę. W podobny sposób potraktowali dwa kolejne kodony. W efekcie zamiast sześciu kodonów wymaganych do produkcji seryny, genom używał czterech i miał dwa kodony zatrzymujące zamiast trzech. Modyfikacja została wprowadzona w 18000 miejsc.

Naukowcy uzyskali projekt nowego genomu o długości czterech milionów par bazowych. Mogli go syntetyzować w laboratorium ale wprowadzenie tak długiego i skomplikowanego łańcucha do organizmu bakterii w jednej próbie było zniechęcające. Zamiast tego podzielili go na małe fragmenty i kawałek po kawałku wymienili genom prawdziwy na syntetyczny. Ulżyło im, gdy okazało się, że po całym procesie bakterie E Coli żyją i rozwijają się, choć nieco wolniej niż zwykle. Zmieniły tylko nieco kształt. Są obecnie dłuższe.

Zespół Cambridge jest tylko jednym z wielu, które biorą udział w wyścigu, którego celem jest stworzenie syntetycznych genomów. Ponieważ zmodyfikowane DNA jest inne niż w naturze, staje się odporne na wirusy. Może to przynieść dodatkowe korzyści. Tym bardziej, że bakteria E. coli już jest wykorzystywana przez przemysł biofarmaceutyczny do produkcji insuliny, leków na raka, stwardnienie rozsiane, lekarstw używanych przy zawałach serca czy chorobach oczu. Obecnie całe serie lekarstw potrafią trafić do utylizacji z powodu skażenia drobnoustrojami. Mikroby z syntetycznym DNA mogą być remedium na takie przypadki.