ביולוגיה סינתטית: ונטר והגנום הסינתטי 2007 – 2010

כבר 15 שנה שקרייג ונטר חולם לבנות גנום מכלום, מאפס ולהשתמש בו כדי ליצור חיים, יצירת חיים כמו פרנקשטיין היא חלום ישן נושן

כבר 15 שנה שקרייג ונטר חולם לבנות גנום מכלום, מאפס ולהשתמש בו כדי ליצור חיים, יצירת חיים כמו פרנקשטיין היא חלום ישן נושן. בתחילת 2008 ונטר וקבוצתו הכריזו שהם יצרו גנום בקטריאלי מאפס, ובכך הם נעו צעד אחד קדימה ליצירת צורות חיים סינטתיות – תאים חיים שמתוכננים ובנויים על ידי בני אדם לבצע מטלות נרחבות החל מיצור ביודלקים ועד בידוד של פחמן דו-חמצני.

קונים דנ”א מספקים כמו שמזמינים פיצה מפיצריה

סייאנטיפיק אמריקן סיפר בתחילת שנת 2008, שקבוצה מהמכון של ונטר דווחו בגרסת האונליין של סייאנס שהם הצליחו להרכיב יחד את הגנים של הבקטריה בעלת מספר הגנים הקטן ביותר ה- Mycoplasma genitalium. זוהי הבקטריה הקטנה ביותר החופשית שניתן לגדלה במעבדה והיא זיהום נפוץ בדרכי השתן. 582,970 צמדי הבסיסים של גנום הבקטריה הוא המבנה הכימי הגדול ביותר שסונתז אז והוגדר במעבדה. זו הייתה הפעם הראשונה שגנום בגודל של בקטריה סונתז מבחינה כימית, כך שהוא פי 20 ארוך יותר מכל מולקולת דנ”א שסונתזה מקודם.

כיצד סונתז הגנום באותה תקופה? הקבוצה הזמינה בקיץ 2007 גדילים קצרים של קוד גנטי מחברות אמריקאיות וגרמניות מסחריות שהן מומחיות לסינתזת דנ”א. הזמנת דנ”א מספקים מסחריים כבר אז נהפכה לעניין קל בדיוק כמו הזמנת פיצה מהפיצרייה השכונתית. דברו אז בעיתוני המדע שבעתיד ניתן אפילו יהיה להזמין קטעי דנ”א גדולים יותר, עבור שמרים, חיות ואולי כאלה של בני אדם…

אחר כך החוקרים איחו אותם יחד לגדילים ארוכים יותר ויותר תוך שהם השתמשו בטכניקות הלקוחות מהביולוגיה המולקולארית הסטנדרטית. כדי להרכיב את חתיכות הדנ”א הגדולות ביותר, הקבוצה של ונטר הכניסה אותם לתאי שמרים ועשתה שימוש בתהליך שקרוי “רקומבינציה הומולוגית”, שבה משתמשים השמרים כדי לתקן הרס בדנ”א.

קודם, ונטר וקבוצתו המירו בקיץ 2007 סוג בקטריה אחת לאחרת באמצעות השתלת דנ”א. הם בכך שינו את הזהות של הבקטריה על ידי זה שהם גרמו לאימפרגנציה שלה עם קוד גנטי של בקטריה אחרת. אחר כך, התוצר הסופי של הניסוי היה שקול לקוד הגנטי הטבעי שמופיע בבקטריה genitalium.M. אולם עם שני שינויים קלים: המדענים השתיקו את הגן שאפשר לבקטריה להדביק תאים אנושיים והם הוסיפו כמה סימני הכר כדי שיוכלו להבדיל בין הגנום הסינתטי וזה הטבעי: פסים קצרים של חתימת קוד גנטי שמזהה שהמוצר הוא “תוצרת אנושית” ולא Made by God… בזה תם ונשלם בנית הגנום הסינתטי הבקטריאלי.

אחרי צעד זה ונטר וקבוצתו המירו בקיץ 2007 סוג בקטריה אחת לאחרת באמצעות השתלת דנ”א. הם בכך שינו את הזהות את הבקטריה על ידי זה שהם גרמו לאימפרגנציה שלה עם קוד גנטי של בקטריה אחרת. בזה תם ונשלם בנית הגנום הסינתטי הבקטריאלי.

הצעד הסופי שונטר שאף אליו הוא הכנסת הגנום הסינתטי הזה אל תוך תא ובכך החייאתו. ונטר החל לעבוד על כך בניסויים מאז 2008. בשנה שעברה ארעה פריצת הדרך כאשר הצוות של ונטר החליף בקטריה לזו שגדלה במהירות ה- M. mycoides. השבוע הוא סוף כל סוף פרסם מאמר בגרסת האונליין של סייאנס בו הוא כותב שהוא וקבוצתו הצליחו להעביר את הגנום הסינתטי הבקטריאלי לתוך בקטריה ותוך כדי להחיותו שם. שם בבקטריה יצירת הפאר הסינתטית של ונטר החליפה את הדנ”א הטבעי. התא המיקרוביאלי שהיה מונע על ידי הגנום הסינתטי של ונטר החל להשתכפל ולייצר קבוצה חדשה של חלבונים.

ביולוגיה סינתטית: בעד ונגד

ונטר שייך לקבוצה מצומצמת של מדענים שעוסקים בתחום של ביולוגיה סינתטית. תחום שכל מטרתו הוא תכנון ובנית דברים חיים מחומרים גולמיים של החיים, כימיקלים אורגניים וקודים גנטיים. ביולוגים סינתטיים מתכננים רצפים גנטיים, שאותם אלוהים, או אם תרצו הטבע, מעולם לא חלם עליהם. הרעיון ליצור ולברוא תפקודים חדשים עבור יצורים חדשים, מיקרובים, פרי יצרתם של בני אדם טומן בחובו עתיד ורוד ושחור נוסח המעבדה של פרקנשטיין. יצורים אלה מייצרים ביודלקים זולים, מסלקים מזהמים ודלק שנשפך לימים. ובכלל אולי בקטריות שיכולות לייצר תרופות או כאלה שפולשות והורסות תאים סרטניים – יכולות באמת לסייע לאנושות. תחשבו על זה שיתכן ותהיינה ספריות של בקטריות – מעין מוסך של חלפי דנ”א. ניתן יהיה להשתיל אותם בתוך בקטריות כדי ליצור מכונות מתוכנתות חיות. ישנם דברים שאותם גם מיליארדי שנות אבולוציה ואף דרווין עצמו לא הצליחו לתכנן ולחשוב עליהם. ואילו כמה שנות מחקר מעבדתי יכולים להזניק ולהציל בני אדם רבים על כדור הארץ. תמיד ישנו מקום לשיפור ושיפוץ. ניטול בקטריה והיא תעכל מה שנרצה, תייצר תרופה נגד מחלות חשוכות מרפה בכמויות הרצויות והאפשרויות הן אינסופיות וכמוהן גם הפיתוחים שהם כנראה עידן או שניים ויותר רחוקים מהפיתוח הסינתטי של ונטר.

בטכנולוגית הביולוגיה הסינתטית גלום גם פוטנציאל הרסני. היא עלולה ליפול לידיהם של טרוריסטים: ניתן יהיה בעתיד להנדס בקטריות כך שיפלטו רעל קטלני או וירוס שפעת, שלו עמידות בפני חיסונים ותרופות אנטי ויראליות. לכן כבר באוקטובר 2008 המכון של ונטר וה-MIT כתבו דו”ח מיוחד וחוקרים בתחום הביולוגיה הסינתטית פרסמו מאמרים בכתבי עת מדעיים בסוגיית השימושים השליליים בתגליות והממצאים של הביולוגיה הסינתטית.

חברות שמייצרות בקטריות שהן מתוקנות מבחינה גנטית יכולות ליצור סוג מסוים של הטבעת סימן של דנ”א על הבקטריה “כל הזכויות שמורות כאן לד”ר גלי וינשטיין” ואז לא תהיה גנבת יוצרים או בכלל גנבה של המוצרים הנגועים בבקטריות הנ”ל…

ראו: SCIENCE VOL 328 21 MAY 2010