SpudCell: İlk Tamamen Yapay Hücre Artık Besleniyor, Büyüyor ve Bölünüyor

SpudCell, doğal bir hücreye kıyasla son derece basit. Örneğin E. coli bakterisi milyonlarca molekül içerirken SpudCell sadece 150 ila 200 molekülden oluşuyor . Genomu ise büyüme ve üreme talimatlarını taşıyan 7 adet döngüsel DNA zincirinden (plazmit) meydana geliyor . (Daha önceki yayın öncesi çalışmalarda, aynı grubun 200 kb'den büyük ve 150'den fazla gen içeren kısmi bir sentetik genom tasarladığı da belirtiliyor ).

SpudCell, PURE sistemi (Protein synthesis Using Recombinant Elements - Rekombinant Elementlerle Protein Sentezi) adı verilen minimal bir protein sentezleme makinesine bağımlı. Kendi metabolizması olmadığı için genetik programını çalıştırmak adına bu özel moleküler ortama tamamen muhtaç .

Nasıl Besleniyor?

Hücre zarına yerleştirilmiş, bakteri proteini alfa-hemolizin temelli zar ötesi gözenekler, nükleotitler ve küçük besin moleküllerinin hücre içine girmesini sağlıyor . Bu gözenekler, kimyasal bir indükleyici ile açılıp kapatılarak kontrollü bir besleme sağlanıyor .

Nasıl Bölünüyor?

Bölünme, bakteri hücrelerinde de bulunan FtsZ proteininin hücre zarına toplanmasıyla gerçekleşiyor. Yeterli FtsZ birikince bir kasılma halkası oluşturup zarı içe doğru sıkıştırarak hücreyi ikiye bölüyor. Sistem, FtsZ'nin nerede ve ne zaman toplanacağını kontrol etmek için ışığa veya kimyasala duyarlı bir protein bağlantısı kullanıyor, böylece bölünme zamanı dışarıdan ayarlanabiliyor .

Önemli Sınırlamalar: Henüz 'Canlı' Değil

Bu büyük atılıma rağmen SpudCell, kendi kendine yetebilen bir canlı organizma olmaktan çok uzak. Araştırmacılar eksiklikleri açıkça kabul ediyor:

• Verimsiz Bölünme: Bölünme "sakar" olarak tanımlanıyor. SpudCell'lerin sadece bir kısmı bölünmeyi tamamlarken çoğu ya sıkışıp kalıyor ya da patlıyor .
• Düşük Genom Kalıtımı: Yavru hücreler genellikle eksik bir genom kopyası alıyor. Takım, her bölünmede genom kalıtım oranının %50'nin altında olduğunu tahmin ediyor, bu da birçok "yavrunun" yaşam döngüsüne devam edemediği anlamına geliyor .
• Ribozom Bozulması: PURE sistemindeki ribozomlar zamanla bozuluyor. 3-4 nesil sonra protein sentezi duruyor ve hücre soyu çöküyor. Bu, SpudCell soyunu yaklaşık 5 nesil (2-3 gün) ile sınırlıyor .
• Darwinci Evrim Yok: SpudCell programlı bir kopyalama yapıyor ancak mutasyona uğrayamıyor, rekabet edemiyor ve bağımsız olarak evrimleşemiyor. Her döngü, dışarıdan sağlanan bir programın deterministik bir uygulaması .

Adamala, CNN'e verdiği röportajda SpudCell için "Öncelikle tüketmek ve ara sıra bir yavru üretmek için var olan çok kırılgan bir organizma" ifadelerini kullandı .

Hakem Değerlendirme Süreci

Çalışma, bilimsel bir dergide ön inceleme (under review) aşamasında ve henüz akran denetiminden geçmiş değil. Ekip, çalışmalarının 190 sayfalık bir ön baskısını (preprint) çevrimiçi yayınladı. New York Times, araştırmacılara dayandırdığı haberinde makalenin inceleme aşamasında olduğunu doğruladı . Hangi dergiye başvurulduğu ise açıklanmadı.

Biotic: Sentetik Hücreler İçin Açık Kaynak Bir Gelecek

SpudCell duyurusuyla eş zamanlı olarak araştırmacılar Biotic (BIOTIC) adlı yeni bir oluşumu da tanıttı. Bu, Kate Adamala ve Stanfordlu sentetik biyolog Drew Endy tarafından kurulan, ABD merkezli 501(c)(3) kamu yararına çalışan bir vakıf .

Biotic'in misyonu, gelişmekte olan biyoteknolojileri çok taraflı ve açık kaynak temelinde ilerletmek. Minnesota Üniversitesi, SpudCell'in patentini elinde tutuyor ancak bu teknolojiyi özel olarak Biotic'e lisansladı. Amaç, tıpkı İnsan Genomu Projesi'nde olduğu gibi, temel teknolojiyi dünya çapındaki araştırmacıların özgürce kullanımına sunmak . Endy'nin Caltech biyografisi de onun "yakın zamanda BIOTIC'i, yeni ortaya çıkan biyoteknolojileri çok taraflı bir temelde ilerleten yeni bir hayır kurumu olarak kurduğunu" doğruluyor .

Neden Önemli?

SpudCell, canlı bir hücreyi sıfırdan inşa etme yönündeki uzun süredir devam eden hedefe doğru büyük bir adım. Yaşamın temel gereksinimlerini incelemek için minimal bir platform sunuyor ve ileride tıp, biyo-üretim ve kimyasal üretim alanlarında uygulamalara öncülük edebilir. Adamala, Star Tribune'ye yaptığı açıklamada motivasyonlarının "petrokimyasallar olmadan kimyasallar üreterek ekonomiyi biyoekonomiye dönüştürmek" olduğunu söyledi .

Ancak şu an için SpudCell, bir ilke kanıtı: Daha önce yapılmış hiçbir şeyin olmadığı kadar yaşamı taklit eden, ancak hiçbir standart tanıma göre henüz 'canlı' olmayan kırılgan ve kısa ömürlü bir molekül topluluğu.