Genetický kód života v přírodě tvoří jen čtyři písmena: báze A, T, G a C. Ty se různě spojují do párů, které utvoří celou šroubovici DNA. Podle jejich uspořádání pak může vzniknout konkrétní živý organismus - včetně člověka. Vědci však vytvořili bakterii, která obsahuje i dvě báze umělé.

„Připravili jsme poloumělý organismus více podobný reálnému životu,“ uvedl vedoucí výzkumu Floyd Romesberg podle zprávy, kterou institut TSRI zveřejnil na svých internetových stránkách.

Umělé báze X, Y

Vědci vycházeli z vlastní studie z roku 2014, v rámci které syntetizovali základní pár DNA. Nyní dokázali vytvořit novou bakterii, která kromě čtyř standardních přírodních bází, jež jsou v každém živém organismu, obsahuje rovněž dvě umělé. Pojmenovali je X a Y.

Párování bází je označení pro způsob, jímž jsou nukleové báze v DNA navzájem pospojovány vodíkovými můstky. Obvykle se párování odehrává na základě tzv. watson-crickovských pravidel komplementarity (schopnosti se doplňovat), tedy báze adenin (A) páruje s thyminem (T) a báze guanin (G) páruje s cytosinem (C). Genetický kód života ATGC doplnili u umělé báze XY.

Podařilo se jim udržet X a Y v genomu E. coli po 60 generací. Podle vědců je to důkazem, že v ní vydrží napořád.

Tento jednobuněčný organismus je schopen si dvě nové nukleové báze udržet nekonečně dlouho, uvádí institut na svém webu. A to i při svém dělení a množení.

Mohou mít jakékoli vlastnosti

Praktická využití takového druhu vytvořeného organismu jsou sice ještě vzdálenou budoucností, ale vědci je už nastínili. Tvrdí, že poznatky z jejich práce by se mohly využít k vytvoření nových funkcí pro jednobuněčné organismy, které hrají důležitou roli nejen při vývoji léčiv, ale i mnoha dalších procesech.

Mohou mít totiž vlastnosti, jaké budou jejich stvořitelé chtít. Množství podob aplikací je tak podle vědců v podstatě nekonečné.

Báze nejprve z bakterie „vypadávaly“

Již roku 2014 dokázal tým vpravit novou nukleovou bázi do modifikované bakterie Escherichia coli. Bakterie E. coli patří ke střevní mikroflóře teplokrevných živočichů, tedy i člověka. Je modelovým organismem pro genové a klinické studie.

Udržet genom stabilní je podmínka, abychom mohli hovořit o organismu.

Pár XY však tehdy výzkumníci ještě nebyli schopni v bakterii E. coli udržet. Báze z ní při jejím dělení mizely. Výsledný genom byl nestabilní, nebylo tedy možné o využití v praxi ani uvažovat.

Úspěch mladých výzkumníků

Udržet genom geneticky stabilní i pro další generace, což je podmínka, abychom mohli danou „věc“ považovat za organismus, se nyní povedlo díky dvěma mladým vědcům z Romesbergova týmu.

„Naše genomy také nejsou stabilní jen jeden den,“ upozornil vedoucí výzkumu. „Musí být stabilní mnohem déle, než je lidský život.“

Yorke Zhang a Brian Lamb vylepšili několik dřívějších postupů. Přišli s optimalizovanou verzí báze Y, enzymy ji tak lépe rozpoznávají a přijímají.

Když naší nové buňce neposkytneme X a Y, vždy zahyne.Floyd Romesberg, vedoucí výzkumu

Nakonec vše otestovali pomocí nástroje CRISPR-Cas9 na editaci genů. Díky tomu se jim podařilo udržet X a Y v genomu E. coli po 60 generací. Podle vědců je to důkazem, že v ní vydrží napořád.

Vědci: Není se čeho obávat

Práce je určená pouze na editaci jednobuněčných organismů, nikoli těch složitějších. Dle Romesberga nehrozí, že by se nový položivot mohl začít samovolně šířit. Nemusíme mít tedy obavy z žádného „Jurského parku”.

„Evoluce začíná tak, že si vezme něco sobě podobného, načež se tomu začne velice pomalu přizpůsobovat. Naše X a Y nejsou jako přirozená DNA, nemají s přírodou nic společného. Mnohokrát jsme si ověřili, že když buňce neposkytneme X a Y, tak vždy zahyne,“ řekl britskému listu The Guardian.

Jak TSRI informuje, tým dále plánuje studovat, jak může být jejich nový genetický kód přepsán do RNA - buněčných molekul potřebných k překladu DNA, tedy přenosu informace z úrovně nukleárních kyselin do proteinů.