הביולוגים מתקרבים בכמה צעדים לעבר בניית תאים מחומרי גלם בסיסיים. למשמעות, יצירת חיים מלאכותיים במעבדה, השלכות אתיות ומוסריות רבות
מייקל ספיר, סיינטיפיק אמריקן
אם תחשבו על התא הביולוגי כעל מתקן שאפשר לתכנתו ושבמקרה הוא גם חי, תתחילו להבין את הרעיון שעליו מושתת התחום המתפתח הנקרא ביולוגיה סינתטית. במקום לנסות ולחשוף את נבכי המערכות הביולוגיות הטבעיות, “הביולוגים הסינתטיים” שואפים לבנות תאים חיים פשוטים מחומרי גלם בסיסיים וזמינים. איש לא עשה זאת עד כה, אך יותר ויותר מדענים ומהנדסים צועדים את הצעדים הראשונים לעבר ייצור צורות-חיים לפי הזמנה.
גבוה בסדר העדיפות שלהם ניצבת לה משימת התכנות של תא מלאכותי. על תפקודי התא החי שולטות רשתות מורכבות, או מעגלים של גנים המקיימים ביניהם קשרי גומלין. כשם שמהנדסים מרכיבים מעגלים אלקטרוניים עם מתגים ומתנדים, כך הביולוגים מן הזן החדש מקווים לבנות מעגלים גנטיים מודולריים שיוכלו “לחבר ולהפעיל” אותם לפי רצונם.
מעגל מודולרי כזה תואר ב-1 ביוני 2004 בגיליון “רשומות האקדמיה הלאומית האמריקנית למדעים”. ג'יימס ג'יי קולינס וצוותו מאוניברסיטת בוסטון תכננו מתגי הדלקה וכיבוי גנטיים לשליטה ברשתות טבעיות, כגון אלה השולטות בייצור חלבונים, בתוך תא של חיידק. המחקר לא זו בלבד שהוא מדגים שאפשר לתכנת תאים על ידי שימוש באסטרטגיות תכנון מודולרי, אלא הוא אף משמש כמודל לקטגוריה חדשה של תרופות שיוכלו לווסת את פעילות הרשתות. קולינס עסוק כיום בניסיון לפענח בשיטות של הנדסה לאחור איך פועלות כמה רשתות גנטיות – טכניקה שאולי תוכל, בבוא העת, לסייע למדענים לקבוע את המטרות המולקולריות של תרופות חדשות.
המעגלים הגנטיים המודולריים של קולינס נבנו בטכניקות שיבוט סטנדרטיות, פשוט על ידי חיתוך והדבקה של דנ”א טבעי. בסוף 2004 תיארה קבוצת מדענים אחרת, בראשותו של ג'ורג' מ' צ'רץ' מבית הספר לרפואה של אוניברסיטת הרווארד, שיטה חדשה להכנת דנ”א סינתטי. כבר שנים רבות יודעים לבנות במעבדה דנ”א – קוד התכנות של החיים. אך צ'רץ' ועמיתיו יצרו בשיטה החדשה את כל 21 הגנים הנחוצים לייצור תת-יחידה של ריבוזום, הלא הוא המכונה התוך-תאית לבניית חלבונים. היכולת לבנות רצפים ארוכים של דנ”א סינתטי מאפשרת למדענים ליצור גנים חדשים, שלא היו קיימים קודם לכן.
לאחרונה הכריז צ'רץ' על טכנולוגיה חדשה לקביעת רצפי דנ”א, האמורה להיות מהירה יותר וזולה פי תשעה בערך מן השיטות הרגילות. זהו שלב מכריע בדרך לפיתוח מפות גנום זמינות לכול, שיוכלו להיות חלק מן התיק הרפואי של כל אדם ואדם.
כשיתחילו המדענים לייצר מעגלים גנטיים ומולקולות מלאכותיות במספרים גדולים יותר, הם גם ירצו, ללא ספק, לארוז אותם בתוך ממברנות שיתכננו בעצמם כדי לייצר בעתיד תאים מלאכותיים באמת. בדצמבר 2004 תיאר אלברט ליבשאבר מאוניברסיטת רוקפלר שבמנהטן איך מייצרים מערכת דמוית-תא, שכינה אותה “כור ביולוגי בבועית.” הבועית עשויה נוזל שמוצה מחיידקי Escherichia coli המוקף שכבת שומנים כפולה תוצרת-מעבדה – דומה מאוד לממברנה של תא אמיתי.
לבועיות לא היה דנ”א משל עצמן, אך הן הצליחו “לעכל” חומרי הזנה שחדרו פנימה ממצע הגידול שסביבן דרך חלבונים מיוחדים בממברנה. ליבשאבר רואה בבועיות האלה מעבדות סגורות, שלבד משימושיהן המעשיים העתידיים בכימיה וברפואה יוכלו גם לתרום להבנת האופן שבו התפתחו התאים הטבעיים הראשונים.
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~407085417~~~209&SiteName=hayadan
