Ученые создали искусственную клетку, способную изменить медицину

Исследователи в области синтетической биологии достигли важного рубежа — они создали искусственную клетку, построенную из неживых химических компонентов. Этот прорыв, по данным CNN, может открыть эпоху организмов, спроектированных под заказ и функционирующих как живые машины.

Возглавляемая Китом Адамалой, профессором университета Миннесоты, команда сконструировала клетку, собирая её по частям. Несмотря на ограниченные функциональные возможности, этот прототип поможет ученым лучше понять происхождение жизни и в перспективе будет программироваться для решения крупных биологических проблем.

Новая клетка не относится ни к растениям, ни к животным, но по структуре напоминает простейшую бактерию. Адамала подчеркнула: «Я знаю полный состав этой клетки, точно знаю химические вещества, молекулы и их концентрации. Это полностью определённая клетка, что позволяет нам её проектировать».

Долгое время ученые занимались генетической модификацией естественных клеток для решения медицинских задач, например, внедрением человеческих генов инсулина в кишечную палочку для производства лекарства от диабета. Синтетические клетки рассматриваются как следующий этап, способный способствовать разработке новых методов лечения рака, а также созданию технологий для улавливания углерода и производства химических веществ.

Клетки — фундамент жизни, но они крайне сложны. В человеческом организме около 37 триллионов клеток, что превышает количество звезд на небе, однако точный механизм работы всех типов клеток и их полный состав до сих пор остаются неизвестными.

По словам Йувала Эляни, не участвовавшего в исследовании, искусственная клетка Адамалы и ее коллег не является «жизнью, созданной в лаборатории». Само изобретение получило название «Сподсил» — шутливое имя, поскольку Адамала не хотела, чтобы клетка носила её имя. Название отсылает к «Спутнику-1», советскому спутнику, открывшему космическую эру в 1950-х.

Адамала выразила надежду, что это знаменует начало новой эпохи биоэкономики, предоставляя технологии для инженерии биологии. Научная статья, описывающая работу «Сподсил», была опубликована в среду, но пока не прошла рецензирование в научном журнале. Адамала планирует отправить её на публикацию на этой неделе.

Вместе с учёными Дрю Инди и Яном Йедржичеком, а также предпринимателем в области биотехнологий Крисом Раджиу, Адамала основала некоммерческую организацию «Био Тек», которая стремится развивать возможности искусственных клеток, предоставляя их исследователям по всему миру.

«Сподсил» состоит из 150–200 молекул и способен питаться, расти и делиться до пяти поколений, однако он гораздо проще естественной биологической клетки, содержащей миллионы или миллиарды молекул. Адамала описывает его как «очень слабый организм, который сейчас только потребляет пищу и иногда производит дочернюю клетку».

Каждое поколение требует питания и делится примерно за 12 часов при температуре 30 °C, тогда как кишечная палочка делится каждые 30 минут. Геном искусственной клетки намного меньше — 90 тысяч пар оснований против 4,6 миллиона у бактерии.

Хотя «Сподсил» способен делиться, он использует иной механизм: вместо цитоскелета, отсутствующего у искусственной клетки, белки накапливаются на внешней мембране, вызывая её расщепление. Клетка не синтезирует собственные рибосомы и получает их из кишечной палочки во время питания.

Адамала подчеркнула, что это только начало и базовая платформа для дальнейшего развития. Эляни отметил, что искусственная клетка не полностью имитирует естественную, но это не обязательно недостаток. Другие ученые, не участвовавшие в исследовании, охарактеризовали работу как важный научный прогресс.

Исследователи также доказали, что искусственные клетки подвержены естественному отбору: при введении генной модификации, увеличивающей производство белка роста, такие клетки росли и делились быстрее. Однако это изменение было внесено намеренно, а не возникло случайно, поэтому «Сподсил» не развивается в биологическом смысле.

Дрю Инди, соучредитель «Био Тек» и профессор биоинженерии в Стэнфорде, считает, что «Сподсил» нельзя считать настоящей жизнью. Он отметил: «Мы не понимаем жизнь полностью и не обладаем абсолютным контролем над материей. Кит создала клетку, но я не думаю, что она создала жизнь». Инди добавил, что «Сподсил» в нынешнем виде не представляет биобезопасностных рисков и не может использоваться для создания биологического оружия.