Genomica este o disciplina ce se ocupa cu studierea genomurilor unui organism.
Stiinta genomului a facut inca un pas pentru intelegerea lumii biologice. Cercetatorii au reusit sa „citeasca” codul genetic al organismelor secventiand cele patru litere ce alcatuiesc ADN-ul. Secventierea genomului a devenit o rutina marind baza de date publica a genomilor. In esenta, oamenii de stiinta transforma legaturile chimice A, C, T, si G, intr-o forma digitala, 0 si 1. O alta provocare este procesul invers, pornind de la un sistem binar la definirea caracteristicii unei celule vie.
In chimie, odata ce structura unui compus chimic nou este determinata, urmatorul pas este sa sintetizeze elementul chimic. Pana acum, acest lucru nu a fost posibil in domeniul genomicii. Structuri intregi au fost determinate citind codul genetic, insa nu au fost verificate ca sinteze independente.
In anul 2003, J. Craig Venter si colegii sai au reusit sa sintetizeze un mic virus ce infecta o bacterie. Insa virusul nu este un organism viu, nu reprezinta o viata in adevaratul sens al cuvantului deoarece are nevoie de o gazda.
In 2008, institutul sau nu a reusit sa sintetizeze un genom al unei bacterii; nu au putut activa genomul din celula folosita.
Echipa condusa de Dr. Craig Venter, Hamilton Smith si Clyde Hutcinson au ajuns la ultima etapa in crearea primei celule sintetice. Intr-o publicatie in revista „Science”, Daniel Gibson si o echipa formata din alti cercetatori au reusit sa sintetizeze baza unui genom al bacteriei „Mycoplasma mycoides”, construita din caramizile ce alcatuiesc ADN-ul. Genomul sintetic a fost introdus intr-o celula pentru a crea prima celula controlata complet de un genom sintetic.
Munca depusa pentru a realiza prima celula sintetica nu a fost usoara iar rezultatul a avut de asteptat. A fost necesar 15 ani de cercetari pentru a realiza noi intrumente si tehnici pentru a putea construi segmente mari de cod genetic si pentru a invata cum se transporta genomii sau pentru a transforma o specie in alta. Genomul sintetic de 1.08 milioane de baze este cea mai mare structura chimica definita care a fost sintetizata in laborator.
Cercetatorii de la Institutul Craig Venter au creat o noua viata din alta deja existenta folosind ADN sintetic pentru a reprograma celula si pentru a forma noi celule specificate in ADN-ul sintetic.
Abilitatea de a „scrie codul genetic” va duce la o mai buna intelegere a fundamentelor vietii si a celulelor vii.
Cercetatorii au incercat de multa vreme sa modifice o gena sau un set de gene. Dar majoritatea modificarilor genetice au fost realizate pe culturi, implicand adaugarea sau modificarea a mai putin de 10 gene din zecile de mii existente in organisme sau plante.
Genomica sintetica este diferita deoarece oamenii de stiinta pornesc cu o informatie digitala in calculator ce permite realizarea intregului cromozom, iar mai apoi acesta este introdus intr-o celula unde va inlocui cromozomii existenti. Experimentul realizat de Craig Venter si echipa sa a fost un succes, implicand inlocuirea completa a materialului genetic din celula.
Institutul Craig Venter si compania Syntetic Genomics Inc s-au asigurat ca astfel de experimente sa nu poata scapa de sub control. Acest lucru se poate face prin „programarea” organismului pentru a fi dependent de anumiti nutrienti existenti doar in mediul in care se desfasoara experimentul. Acest lucru se poate realiza si cu ajutorul „genelor pentru suicid” ce nu vor permite organismului sa traiasca in afara mediului unde au crescut.
Dupa acest experiment reusit, echipa este pregatita pentru a construi organisme complexe cu anumite proprietati, putand fi folosite in farmaceutica, in industrie sau in curatirea mediului inconjurator. Institutul J. Craig Venter lucreaza la indeplinirea urmatorului obiectiv, sintetizarea unei celule ce contine „masinaria” necesara pentru a deveni o vietate independenta.
Abilitatea de a scrie „software-ul” vietii ne va conduce intr-o noua era a stiintei, si datorita acesteia, vor aparea noi produse si aplicatii precum biocombustibili, tehnologie noua de curatare a apei si vaccinuri noi.
Aceste rezultate au deja un impact in anumite domenii iar progresele vor continua atata timp cat acest puternic domeniu al stiintei este folosit corespunzator si inteligent.
Credit imagine: Institutul J. Craig Venter
Da, chiar is interesante articolele astea!