SpudCell: Sel Sintetis Pertama yang Dibangun dari Nol, Bisa Makan, Tumbuh, dan Membelah Diri

SpudCell jauh lebih sederhana daripada sel alami mana pun. Bakteri pada umumnya seperti E. coli mengandung jutaan atau miliaran molekul; SpudCell hanya mengandung 150 hingga 200 molekul total . Genomnya terdiri dari tujuh lingkaran DNA yang dirancang khusus (designer DNA) yang mengode instruksi untuk pertumbuhan dan reproduksi . (Karya pra-publikasi sebelumnya dari kelompok yang sama mendeskripsikan genom sintetis parsial lebih dari 200 kb dengan lebih dari 150 gen .)

SpudCell bergantung pada sistem PURE (Protein synthesis Using Recombinant Elements)—mesin transkripsi-translasi in-vitro minimal yang direkonstitusi. Sel ini tidak memiliki metabolisme asli dan sepenuhnya bergantung pada lingkungan molekuler khusus ini untuk mengekspresikan program genetiknya .

Cara Makan

Membran sel mengandung pori-pori transmembran berdasarkan protein bakteri alpha-hemolysin, yang memungkinkan nukleotida dan molekul nutrisi kecil mengalir ke dalam sel . Pori-pori ini dapat dibuka atau ditutup dengan menambahkan induktor kimia, memberikan tim kendali atas pemberian makan .

Cara Membelah

Pembelahan didorong oleh perekrutan protein FtsZ (homolog tubulin bakteri) ke lapisan lipid. Ketika FtsZ cukup banyak terkumpul, ia membentuk cincin kontraktil yang menjepit membran ke dalam hingga sel terbelah menjadi dua. Sistem ini menggunakan penanda protein yang peka cahaya atau dapat diinduksi secara kimia untuk mengontrol kapan dan di mana FtsZ berkumpul, memberikan kendali eksternal atas waktu pembelahan .

Keterbatasan Utama: Belum Benar-Benar Hidup

Meskipun terobosan ini signifikan, SpudCell masih jauh dari organisme hidup yang mandiri. Para peneliti jujur tentang kekurangannya:

• Pembelahan tidak efisien: Pembelahan digambarkan "kikuk." Hanya sebagian kecil SpudCell yang berhasil menyelesaikan pembelahan; banyak yang berhenti mengerut atau pecah (lysis) .
• Retensi genom buruk: Sel anak sering kali mewarisi salinan genom yang tidak lengkap atau bahkan tidak ada sama sekali. Tim memperkirakan retensi genom jauh di bawah 50% per pembelahan, artinya banyak "keturunan" tidak dapat melanjutkan siklus .
• Degradasi ribosom: Ribosom dalam sistem PURE terdegradasi selama siklus sel. Setelah 3–4 generasi, sintesis protein terhenti dan garis sel kolaps. Ini membatasi garis keturunan SpudCell hingga sekitar 5 generasi (sekitar 2–3 hari) sebelum harus diganti .
• Tidak ada evolusi Darwin: SpudCell melakukan replikasi terprogram tetapi tidak dapat bermutasi, bersaing, atau berevolusi secara otonom. Setiap siklus adalah eksekusi deterministik dari program yang diberikan secara eksternal—bukan evolusi yang terbuka .

Seperti yang dikatakan Adamala kepada CNN, SpudCell adalah "organisme yang sangat rapuh yang terutama ada untuk mengonsumsi dan sesekali menghasilkan anak" .

Status Peer Review

Penelitian ini sedang dalam proses review di jurnal ilmiah tetapi belum menyelesaikan peer review. Tim mengunggah laporan pracetak sepanjang 190 halaman dari karya mereka secara online. New York Times, mengutip para peneliti, mengonfirmasi bahwa manuskrip sedang dalam proses review . Jurnal spesifiknya belum diungkapkan.

Biotic: Masa Depan Sumber Terbuka untuk Sel Sintetis

Bersamaan dengan pengumuman SpudCell, para peneliti mengungkapkan Biotic (BIOTIC)—organisasi nirlaba 501(c)(3) baru di AS yang didirikan bersama oleh Kate Adamala dan ahli biologi sintetis Stanford Drew Endy .

Misi Biotic adalah memajukan bioteknologi baru yang muncul secara multilateral dan berbasis sumber terbuka (open-source). University of Minnesota memegang paten atas SpudCell tetapi telah memberikan lisensi eksklusif kepada Biotic, yang terstruktur untuk menjaga teknologi dasar tetap tersedia bebas bagi peneliti di seluruh dunia—mirip dengan pendekatan Human Genome Project . Biografi Drew Endy di Caltech mengonfirmasi bahwa ia "baru-baru ini mendirikan BIOTIC sebagai organisasi nirlaba baru yang memajukan bioteknologi yang muncul secara multilateral" .

Mengapa Ini Penting

SpudCell mewakili langkah dramatis menuju tujuan lama membangun sel hidup dari awal. Ini menyediakan platform minimal untuk mempelajari persyaratan fundamental kehidupan dan pada akhirnya dapat memungkinkan aplikasi di bidang kedokteran, bio-manufaktur, dan produksi bahan kimia. Seperti yang dikatakan Adamala kepada Star Tribune, motivasinya adalah untuk "mengalihkan ekonomi ke bioekonomi" dengan membuat bahan kimia tanpa petrokimia .

Namun untuk saat ini, SpudCell adalah bukti konsep—kumpulan molekul yang rapuh dan berumur pendek yang meniru kehidupan lebih dekat daripada apa pun yang pernah dibuat sebelumnya, tetapi belum hidup menurut definisi standar apa pun.