Трансплантация генома привела к мутации

Исследователи из Института Крейга Вентера (JCVI) сумели превратить один вид бактерий в другой. Как сообщает журнал Science, доктор Кэрол Лартиг с коллегами разработали генетический метод изменения колоний бактерий, благодаря которому превратили вид Mycoplasma capricolum в организм разновидности Mycoplasma mycoides. На сегодняшний день это первая успешная операция по пересадке целого генома одного вида бактерий другому.

«Успех исследования доказывает, что можно искусственно спроектировать живой геном. А если его синтезировать, то можно переходить к завершающей стадии создания искусственных микроорганизмов с заданными функциями», – рассказал глава JCVI доктор Крейг Вентер, в течение последних 10 лет занимающийся созданием искусственных микробов.

Как заметил доктор Вентер, главная цель учёных – установить минимальный набор генов, которые обеспечивают жизнеспособность бактерии, а после добавить в микроорганизм гены, кодирующие определённые функции. Затем предполагается синтезировать уже созданный людьми геном и внедрить его в живую бактерию, собственный геном которой к этому моменту должен быть удален.

«Мы занимаемся подобными исследованиями, поскольку считаем, что синтетическая геномика поможет решить такие проблемы, как изменение климата или поиск альтернативных источников энергии», – добавил он.

В ходе данного исследования эксперты JCVI выделили один из геномов бактерии Mycoplasma mycoides, которая вызывает тяжёлую пневмонию у рогатого скота. Оснастив его определенными маркерами, по которым впоследствии легко определить успешную трансплантацию, учёные «очистили» геном от посторонних примесей, в том числе белков, и получили так называемую голую ДНК. После этого геном добавили в культуру Mycoplasma capricolum – возбудителя полиартрита у коз.

После нескольких циклов деления клеток ученые обнаружили, что среди клеток-реципиентов Mycoplasma capricolum появились клетки Mycoplasma mycoides. Обработав все микроорганизмы специальным антибиотиком, исследователи уничтожили те микроорганизмы, что так и не сумели интегрировать геном другого вида.

Оставшиеся бактерии оказались не отличимы от Mycoplasma mycoides, эксперты после тщательного анализа признали, что полученные микроорганизмы не содержали даже намёка на предыдущую генетическую информацию.

Дополнительным доказательством стал тот факт, что два набора антител, которые избирательно и по-разному реагировали на поверхностные белки бактерий Mycoplasma capricolum, теперь не прикреплялись к этим организмам, так как мембрана новой культуры состояла из белков Mycoplasma mycoides.

Как сообщили учёные после удачного завершения эксперимента, бактерии-микоплазмы выбраны для исследований не случайно. Геномы рода Mycoplasma чрезвычайно малы (от 600 до 1400 пар оснований) и при этом хорошо известны учёным: на сегодняшний день специалисты уже сумели «прочесть» геномы 14 видов бактерий. Более того, микоплазмы лишены жесткой и прочной мембраны, их клетки обладают лишь легкой и в достаточной степени эластичной плазматической оболочкой, что значительно облегчает искусственный обмен генетическим материалом между клетками. Наконец, эти бактерии быстро растут, позволяя исследователям раньше определять, насколько успешны оказались опыты. В экспериментах с другими бактериями ждать результатов пришлось бы дольше.

Эксперты после тщательного анализа получившейся культуры заявили, что эксперимент по пересадке генома полностью удался.

По словам доктора Лартиг, они не собираются останавливаться на достигнутом: «Мы продолжим путь к созданию синтетической хромосомы».

Впрочем, пока непонятно, насколько подобные эксперименты будут успешны с другими организмами. Возможно, полностью вобрать в себя чужой геном способны только микробы, не имеющие плотной оболочки. Однако эксперимент, показавший возможность трансплантации голой ДНК и последующую метаморфозу организма, позволяет говорить о потенциальном успехе пересадки целой хромосомы, а также о создании искусственного микроба.

Пока на родине исследователей, в США, активно обсуждаются этические и юридические аспекты создания искусственных организмов, эксперты Вентера уже подали заявку на рукотворную бактерию Mycoplasma laboratorium, ДНК которой полностью синтезирована.

А с подробностями пересадки ДНК можно ознакомиться на страницах онлайн-версии журнала Science.