Под руководством доцентов Кейт Адамалы и Аарона Энгельхарта из Колледжа биологических наук команда собрала SpudCell по молекуле за раз. Это принципиально отличает её от более ранних работ, таких как «минимальная клетка» Института Крейга Вентера 2016 года, которая была создана путём трансплантации синтетического генома в существующую клетку .

Это пока не сотворение синтетической жизни, но самая полная имитация, когда-либо собранная из неживых ингредиентов. Вот что удалось сделать команде, как это работает, в чём слабые места и что означает появление некоммерческой организации Biotic.

Ключевые характеристики: из чего состоит SpudCell

SpudCell радикально проще любой природной клетки. Типичная бактерия вроде E. coli содержит миллионы или миллиарды молекул; SpudCell — всего лишь от 150 до 200 молекул в сумме . Её геном состоит из семи петель синтетической ДНК, несущих инструкции для роста и размножения . (Более ранняя предпубликационная работа той же группы описывает частичный геном размером более 200 тысяч пар оснований с более чем 150 генами .)

SpudCell полагается на систему PURE (Protein synthesis Using Recombinant Elements — синтез белка с использованием рекомбинантных компонентов) — минимальный, реконструированный in vitro механизм транскрипции-трансляции. У клетки нет собственного метаболизма — она полностью зависит от этой искусственной молекулярной среды для выражения своей генетической программы .

Как она питается

Мембрана клетки содержит трансмембранные поры на основе бактериального белка альфа-гемолизина, которые пропускают внутрь нуклеотиды и мелкие питательные молекулы . Поры можно открывать и закрывать, добавляя химический индуктор, что даёт команде контролируемое кормление .

Как она делится

Деление запускается прикреплением мембранного белка FtsZ (бактериальный аналог тубулина) к липидному бислою. Когда FtsZ накапливается в достаточном количестве, он образует сократительное кольцо, которое пережимает мембрану, пока клетка не разделится надвое. Система использует светочувствительный или химически индуцируемый якорный белок, чтобы контролировать, где и когда собирается FtsZ, — это даёт внешний контроль над временем деления .

Главные ограничения: пока не живая

Несмотря на прорыв, до самоподдерживающегося живого организма SpudCell далеко. Исследователи честно признают недостатки:

• Неэффективное деление: Процесс описывают как «неуклюжий». Лишь часть клеток успешно завершает деление; многие перестают сжиматься или лопаются .
• Плохое наследование генома: Дочерние клетки часто получают неполную копию генома — или вовсе не получают её. Команда оценивает сохранность генома при делении значительно ниже 50%, так что многие «потомки» неспособны продолжить цикл .
• Деградация рибосом: Рибосомы системы PURE разрушаются во время клеточного цикла. Через 3–4 поколения синтез белка останавливается, и линия клеток гибнет. Это ограничивает родословную SpudCell примерно пятью поколениями (около 2–3 дней), после чего её приходится заменять .
• Нет дарвиновской эволюции: SpudCell выполняет запрограммированную репликацию, но не может мутировать, конкурировать или эволюционировать самостоятельно. Каждый цикл — детерминированное выполнение внешней программы, а не открытая эволюция .

Как выразилась Кейт Адамала в интервью CNN: SpudCell — «очень хрупкий организм, который существует в основном для того, чтобы потреблять и иногда производить дочернюю клетку» .

Статус рецензирования

Исследование находится на рассмотрении в научном журнале, но ещё не прошло рецензирование. Команда опубликовала 190-страничный препринт в открытом доступе. The New York Times, ссылаясь на исследователей, подтвердила, что рукопись находится на рецензии . Название журнала не раскрывается.

Biotic: открытое будущее для синтетических клеток

Одновременно с объявлением о SpudCell исследователи представили Biotic (BIOTIC) — новую американскую некоммерческую организацию (501(c)(3), общественно-полезный благотворительный фонд), сооснователями которой выступили Кейт Адамала и синтетический биолог из Стэнфорда Drew Endy .

Миссия Biotic — продвигать новые биотехнологии на многосторонней основе с открытым исходным кодом. Университет Миннесоты владеет патентом на SpudCell, но эксклюзивно лицензировал его Biotic. Организация устроена так, чтобы фундаментальная технология оставалась свободно доступной исследователям по всему миру — по образу Проекта «Геном человека» . Биография Дрю Энди на сайте Caltech подтверждает, что он «недавно стал сооснователем BIOTIC — новой благотворительной организации, продвигающей развивающиеся биотехнологии на многосторонней основе» .

Почему это важно

SpudCell — огромный шаг к давней цели: построить живую клетку с нуля. Она предоставляет минимальную платформу для изучения фундаментальных требований жизни и в будущем может открыть путь к медицинским применениям, биопроизводству и химической промышленности. Как объяснила Адамала Star Tribune, движущая мотивация — «перевести экономику на биоэкономику», производя химикаты без нефтехимии .

Но пока SpudCell — это доказательство концепции: хрупкий, недолговечный ансамбль молекул, который имитирует жизнь точнее всего, что было создано ранее, — но ещё не является живым ни по одному из стандартных определений.

Под руководством доцентов Кейт Адамалы и Аарона Энгельхарта из Колледжа биологических наук команда собрала SpudCell по молекуле за раз. Это принципиально отличает её от более ранних работ, таких как «минимальная клетка» Института Крейга Вентера 2016 года, которая была создана путём трансплантации синтетического генома в существующую клетку .

Это пока не сотворение синтетической жизни, но самая полная имитация, когда-либо собранная из неживых ингредиентов. Вот что удалось сделать команде, как это работает, в чём слабые места и что означает появление некоммерческой организации Biotic.

Ключевые характеристики: из чего состоит SpudCell

SpudCell радикально проще любой природной клетки. Типичная бактерия вроде E. coli содержит миллионы или миллиарды молекул; SpudCell — всего лишь от 150 до 200 молекул в сумме . Её геном состоит из семи петель синтетической ДНК, несущих инструкции для роста и размножения . (Более ранняя предпубликационная работа той же группы описывает частичный геном размером более 200 тысяч пар оснований с более чем 150 генами .)

SpudCell полагается на систему PURE (Protein synthesis Using Recombinant Elements — синтез белка с использованием рекомбинантных компонентов) — минимальный, реконструированный in vitro механизм транскрипции-трансляции. У клетки нет собственного метаболизма — она полностью зависит от этой искусственной молекулярной среды для выражения своей генетической программы .

Как она питается

Мембрана клетки содержит трансмембранные поры на основе бактериального белка альфа-гемолизина, которые пропускают внутрь нуклеотиды и мелкие питательные молекулы . Поры можно открывать и закрывать, добавляя химический индуктор, что даёт команде контролируемое кормление .

Как она делится

Деление запускается прикреплением мембранного белка FtsZ (бактериальный аналог тубулина) к липидному бислою. Когда FtsZ накапливается в достаточном количестве, он образует сократительное кольцо, которое пережимает мембрану, пока клетка не разделится надвое. Система использует светочувствительный или химически индуцируемый якорный белок, чтобы контролировать, где и когда собирается FtsZ, — это даёт внешний контроль над временем деления .

Главные ограничения: пока не живая

Несмотря на прорыв, до самоподдерживающегося живого организма SpudCell далеко. Исследователи честно признают недостатки:

• Неэффективное деление: Процесс описывают как «неуклюжий». Лишь часть клеток успешно завершает деление; многие перестают сжиматься или лопаются .
• Плохое наследование генома: Дочерние клетки часто получают неполную копию генома — или вовсе не получают её. Команда оценивает сохранность генома при делении значительно ниже 50%, так что многие «потомки» неспособны продолжить цикл .
• Деградация рибосом: Рибосомы системы PURE разрушаются во время клеточного цикла. Через 3–4 поколения синтез белка останавливается, и линия клеток гибнет. Это ограничивает родословную SpudCell примерно пятью поколениями (около 2–3 дней), после чего её приходится заменять .
• Нет дарвиновской эволюции: SpudCell выполняет запрограммированную репликацию, но не может мутировать, конкурировать или эволюционировать самостоятельно. Каждый цикл — детерминированное выполнение внешней программы, а не открытая эволюция .

Как выразилась Кейт Адамала в интервью CNN: SpudCell — «очень хрупкий организм, который существует в основном для того, чтобы потреблять и иногда производить дочернюю клетку» .

Статус рецензирования

Исследование находится на рассмотрении в научном журнале, но ещё не прошло рецензирование. Команда опубликовала 190-страничный препринт в открытом доступе. The New York Times, ссылаясь на исследователей, подтвердила, что рукопись находится на рецензии . Название журнала не раскрывается.

Biotic: открытое будущее для синтетических клеток

Одновременно с объявлением о SpudCell исследователи представили Biotic (BIOTIC) — новую американскую некоммерческую организацию (501(c)(3), общественно-полезный благотворительный фонд), сооснователями которой выступили Кейт Адамала и синтетический биолог из Стэнфорда Drew Endy .

Миссия Biotic — продвигать новые биотехнологии на многосторонней основе с открытым исходным кодом. Университет Миннесоты владеет патентом на SpudCell, но эксклюзивно лицензировал его Biotic. Организация устроена так, чтобы фундаментальная технология оставалась свободно доступной исследователям по всему миру — по образу Проекта «Геном человека» . Биография Дрю Энди на сайте Caltech подтверждает, что он «недавно стал сооснователем BIOTIC — новой благотворительной организации, продвигающей развивающиеся биотехнологии на многосторонней основе» .

Почему это важно

SpudCell — огромный шаг к давней цели: построить живую клетку с нуля. Она предоставляет минимальную платформу для изучения фундаментальных требований жизни и в будущем может открыть путь к медицинским применениям, биопроизводству и химической промышленности. Как объяснила Адамала Star Tribune, движущая мотивация — «перевести экономику на биоэкономику», производя химикаты без нефтехимии .

Но пока SpudCell — это доказательство концепции: хрупкий, недолговечный ансамбль молекул, который имитирует жизнь точнее всего, что было создано ранее, — но ещё не является живым ни по одному из стандартных определений.