Учёные разработали синтетическую клетку с полным жизненным циклом

Платформа SpudCell впервые объединяет ключевые функции живой клетки в полностью искусственной системе, собранной из химических компонентов, без использования живых организмов

Наука и космос103 июл 23:13

Учёные из Университета Миннесоты создали систему под названием SpudCell — синтетическую клетку, которая способна выполнять весь спектр основных функций живого организма: расти, реплицировать ДНК, усваивать ресурсы, делиться и передавать генетическую информацию следующему поколению.

В отличие от предыдущих попыток создания искусственных клеток, где обычно имитировались отдельные биологические процессы, SpudCell сочетает сразу несколько ключевых функций в одной системе. Это делает её одной из самых комплексных моделей «жизнеподобного» поведения, созданных вне живых организмов.

Основой конструкции служат липосомы, микроскопические пузырьки из жировой мембраны, содержащие водную среду внутри. Внутрь помещается синтетическая ДНК, которая задаёт «инструкции» для работы системы. Также используются молекулы, ферменты и рибосомы — клеточные механизмы, ответственные за синтез белков.

Клетка получает ресурсы, соединяясь с «кормовыми» липосомами, содержащими необходимые молекулы. По мере роста она реплицирует свой генетический материал, а затем делится. В отличие от живых клеток, где деление обеспечивается сложной внутренней структурой (цитоскелетом), здесь разделение происходит за счёт накопления белков на мембране, создающих механическое напряжение до разрушения структуры.

Отдельно исследователи продемонстрировали, что система способна к аналогам естественного отбора. После введения генетической модификации, увеличивающей производство белка слияния, такие клетки начали расти быстрее и оставлять больше «потомства». Уже через пять поколений они вытеснили исходную популяцию, особенно в условиях недостатка питательных веществ.

Геном SpudCell имеет длину около 90 тысяч пар оснований — это меньше, чем считалось минимально необходимым для функционирующей клетки. При этом генетическая информация распределена между семью отдельными плазмидами, что позволяет независимо программировать различные функции системы.

Разработчики рассматривают платформу как основу для будущих биоинженерных технологий, где вместо модификации бактерий или дрожжей можно будет проектировать полностью синтетические клетки для конкретных задач — от производства лекарств до синтеза материалов и топлива.

Для продвижения данного направления создана организация Biotic — структура, нацеленная на стандартизацию и координацию исследований в области синтетических клеток. Авторы подчеркивают, что текущая версия SpudCell остаётся лабораторной моделью: для практического применения потребуется улучшить стабильность генома, усложнить молекулярную инфраструктуру и выработать единые инженерные подходы.

Darth SaharaИсточники:interestingengineeringНаука и космос1БиотехнологиибиоинженерияДНКМолекулярная биологияЭволюцияСинтетическая биология03 июл 23:13