Після більш ніж десятиліття роботи дослідники досягли важливої віхи у своїх зусиллях з реінжинірингу життя в лабораторних умовах, зібравши останню хромосому в геном синтетичних дріжджів (Saccharomyces cerevisiae).
Дослідники під керівництвом команди з Університету Маккуорі в Австралії вибрали дріжджі як спосіб продемонструвати потенціал для виробництва харчових продуктів, які могли б витримати суворі умови клімату або широко поширені захворювання.
Це перший випадок, коли синтетичний еукаріотичний геном був повністю сконструйований за успіхами з простішими бактеріальними організмами. Це доказ концепції того, як вчені можуть синтезувати складніші організми, такі як продовольчі культури.
"Це знаменний момент у синтетичній біології", - говорить молекулярний мікробіолог Саккі Преторіус з Університету Маккуорі. "Це останній шматочок головоломки, яка займала дослідників синтетичної біології протягом багатьох років".
Це не означає, що ми можемо почати вирощувати штучні дріжджі з нуля, але це означає, що живі клітини дріжджів потенційно можуть бути повністю перекодовані — хоча для того, щоб цей процес був удосконалений і масштабований, потрібно ще багато роботи.
І аналогія з кодуванням хороша, тому що дослідникам довелося витратити багато часу та зусиль на налагодження 16-ї та останньої синтетичної хромосоми дріжджів (званої SynXVI), перш ніж геном запрацював так, як хотілося б.
Для виявлення та усунення проблем у хромосомі були залучені різні інструменти редагування генів, наприклад, заснований на CRISPR. Наприклад, їм потрібно було змусити дріжджі правильно використовувати гліцерин як джерело енергії за вищих температур, що, можливо, і потрібно вченим для підвищення стійкості дріжджів.
Ще одна проблема, яку подолала команда, була пов'язана з генетичними маркерами, які використовуються для ідентифікації та відстеження ДНК усередині геному. Виявляється, розміщення цих маркерів має значення – неправильне розміщення може вплинути на поведінку клітин.
"Однім з наших ключових відкриттів було те, як позиціювання генетичних маркерів може порушити експресію важливих генів", - говорить синтетичний біолог Х'ю Гулд з Університету Маккуорі.
Проєкт Sc2.0, частиною якого є дослідження, стосується не тільки модифікації сільськогосподарських культур. Ті ж принципи можна застосувати до ліків та стійких матеріалів, з можливостями прискорити їх виробництво чи зробити їх міцнішими.
Наші зусилля в галузі генної інженерії продовжують ставати все більш амбітними та всеосяжними, і це ще один значний крок на цьому шляху. Поліпшення частково зумовлені досягненнями у галузі технологій та методів, а робототехніка, доступна в Australian Genome Foundry, має вирішальне значення у цьому конкретному дослідженні.
«Синтетичний геном дріжджів є квантовим стрибком у наших можливостях у галузі біологічної інженерії», — каже синтетичний біолог Бріардо Льоренте з Університету Маккуорі. «Це досягнення відкриває захопливі можливості розробки більш ефективних і стійких процесів біовиробництва — від виробництва фармацевтичних препаратів до створення нових матеріалів».
