SpudCell: ก้าวสำคัญของชีววิทยาสังเคราะห์ เซลล์เทียมที่ ‘กิน โต และสืบพันธุ์’ ได้เองเป็นครั้งแรกของโลก

ข้อมูลจำเพาะสำคัญ: SpudCell สร้างจากอะไร

SpudCell มีความเรียบง่ายกว่าเซลล์ธรรมชาติอย่างมาก ตัวอย่างเช่น แบคทีเรียทั่วไปอย่าง E. coli มีโมเลกุลนับล้านถึงพันล้านโมเลกุล ในขณะที่ SpudCell มีโมเลกุลทั้งหมดเพียง 150 ถึง 200 โมเลกุล จีโนมของมันประกอบด้วย ดีเอ็นเอสังเคราะห์ 7 ห่วง (seven loops of designer DNA) ซึ่งเข้ารหัสคำสั่งสำหรับการเจริญเติบโตและการสืบพันธุ์

SpudCell อาศัย ระบบ PURE (Protein synthesis Using Recombinant Elements) ซึ่งเป็นกลไกการถอดรหัส-แปลรหัสขั้นต่ำ (minimal in-vitro transcription-translation machinery) ที่ถูกสร้างขึ้นใหม่ในหลอดทดลอง เซลล์นี้ไม่มีเมแทบอลิซึมเป็นของตัวเอง และต้องพึ่งพาสภาพแวดล้อมโมเลกุลแบบเฉพาะนี้เพื่อแสดงโปรแกรมทางพันธุกรรมของมัน

กลไกการกินอาหาร

เยื่อหุ้มเซลล์มีรูพรุนข้ามเยื่อหุ้ม (transmembrane pores) ที่มีพื้นฐานมาจากโปรตีนแบคทีเรียชื่อ อัลฟา-ฮีโมไลซิน (alpha-hemolysin) ซึ่งทำให้นิวคลีโอไทด์และโมเลกุลสารอาหารขนาดเล็กไหลผ่านเข้าสู่เซลล์ได้ รูพรุนเหล่านี้สามารถเปิดหรือปิดได้ด้วยการเติมสารกระตุ้นทางเคมี ทำให้ทีมวิจัยสามารถควบคุมการป้อนอาหารได้ตามต้องการ

กลไกการแบ่งตัว

การแบ่งตัวเกิดขึ้นจากการดึง โปรตีน FtsZ (โปรตีนคล้ายทูบูลินของแบคทีเรีย) ซึ่งอยู่ในเยื่อหุ้ม เข้ามารวมตัวกันที่ชั้นไขมัน (lipid bilayer) เมื่อ FtsZ สะสมในปริมาณที่เพียงพอ มันจะก่อตัวเป็นวงแหวนหดรัด (contractile ring) ซึ่งจะรัดเยื่อหุ้มเซลล์เข้าด้านในจนกระทั่งเซลล์ถูกแบ่งออกเป็นสองส่วน ระบบนี้ใช้ จุดยึดโปรตีนที่ไวต่อแสงหรือถูกเหนี่ยวนำด้วยสารเคมี เพื่อควบคุมว่าที่ไหนและเมื่อไหร่ที่ FtsZ จะรวมตัวกัน ทำให้ทีมวิจัยสามารถควบคุมจังหวะการแบ่งตัวจากภายนอกได้

ข้อจำกัดสำคัญ: ยังไม่ใช่สิ่งมีชีวิต

แม้จะมีความก้าวหน้าครั้งสำคัญนี้ SpudCell ก็ยังห่างไกลจากการเป็นสิ่งมีชีวิตที่ดำรงอยู่ได้ด้วยตนเอง นักวิจัยเปิดเผยถึงข้อบกพร่องของมันอย่างตรงไปตรงมา:

• การแบ่งตัวที่ไร้ประสิทธิภาพ: การแบ่งตัวถูกอธิบายว่า