Ученые из Университета Миннесоты представили SpudCell — уникальную искусственную систему, воспроизводящую фундаментальные процессы живой материи. Этот проект стал прорывом в биоинженерии, так как платформа способна автономно развиваться, реплицировать ДНК, усваивать питательные вещества и передавать генетический код будущим поколениям, не опираясь на биологические организмы.
В отличие от предшествующих аналогов, которые имитировали лишь локальные процессы, SpudCell демонстрирует комплексную синергию всех жизненных функций. Это одна из наиболее совершенных попыток воссоздать жизнеподобную систему исключительно на химической базе.
В архитектуре модели лежат липосомы — микроскопические жировые мембраны, наполненные водной средой. «Программное обеспечение» системы задается синтетической ДНК, а за реализацию инструкций отвечают специализированные ферменты и рибосомы, обеспечивающие белковый синтез.
Питание клетки происходит посредством слияния с «донорскими» липосомами, обогащенными ресурсами. Рост и последующее деление системы, лишенной естественного цитоскелета, обеспечиваются за счет накопления белков на мембране: достигая критической концентрации, они создают механическое напряжение, которое приводит к делению структуры.
Экспериментально доказано, что SpudCell способна адаптироваться к среде через механизмы, близкие к естественному отбору. В ходе испытаний модифицированные клетки, эффективнее синтезирующие белок, демонстрировали взрывной рост и постепенно вытесняли исходную популяцию, особенно в условиях дефицита ресурсов.
Геном системы включает около 90 тысяч пар оснований, распределенных по семи плазмидам. Такая модульная архитектура открывает широкие возможности для независимого программирования функций, доказывая, что для поддержания жизни требуется значительно меньше генетического материала, чем предполагалось ранее.
Авторы видят в данной технологии мощный инструмент для будущей биоиндустрии. Вместо манипуляций с живыми бактериями или дрожжами, SpudCell позволит конструировать «с нуля» специализированные клетки для фармацевтики, экологичного производства материалов или создания биотоплива.
Для масштабирования технологий была основана организация Biotic, призванная стандартизировать область синтетической биологии. При этом исследователи подчеркивают: SpudCell пока остается экспериментальным прототипом. Впереди стоят задачи по повышению генетической стабильности системы и усложнению ее молекулярной инфраструктуры.
Источник: iXBT
