Første syntetiske organisme

Kjendisforsker Craig Venter har tatt skrittet fra å lese genomer til å skrive dem. Og nå presenterer han verdens første levende skapning lagd av mennesker.

Published
Craig Venter holder forelesning i Oslo. (Foto: Ingrid Spilde)
Craig Venter holder forelesning i Oslo. (Foto: Ingrid Spilde)

Under et norgesbesøk for litt over et år siden trollbandt genforsker Craig Venter en smekkfull sal av forventningsfulle forskere med sin plan om å lage livsformer fra scratch.

Og nå leverer han det han har lovet: En sprell levende bakterie, styrt av DNA som er lagd etter forskernes oppskrift – molekyl for molekyl.

Dermed ligger veien åpen for at vi mennesker kan begynne å konstruere organismer etter eget behov.

Venter og kollegaene ved J. Craig Venter Institute i USA tror nye, syntetiske livsformer snart kan hjelpe oss med både ren energi og rask produksjon av vaksiner.

Skjønt helt syntetisk er organismene ikke.

Blir til ny celle

Det er selve genomet som er menneskebygd. Dette ble så transplantert inn i kroppen på en vanlig, levende bakterie.

Der inne tok det syntetiske DNAet over styringa, og satte i gang produksjon av sine egne proteiner. De erstattet etter hvert alle stoffene i den opprinnelige cella, og bare den menneskeskapte bakterien stod igjen.

- Vi kalte den syntetisk fordi cella er fullstendig hentet fra et syntetisk kromosom, lagd av fire flasker med kjemikalier, med utgangspunkt i informasjon fra en datamaskin, forklarer Venter i ei pressemelding.

- Dette er et viktig skritt, både vitenskapelig og filosofisk. Det har i hvert fall forandret mitt syn på definisjonen av liv, og hvordan det virker. Liv er et resultat av en informasjonsprosess – en softwareprosess. Vår genetiske kode er vår software!

- Fantastisk

Professor Nils Chr. Stenseth er biolog ved Universitetet i Oslo og leder for senter for fremragende forskning CEES. Han mener nyheten er både oppsiktsvekkende og viktig.

- Dette er fantastisk. Det betyr at vi kan lage organismer. Vi kan ikke skape liv, men vi kan redesigne livet. Forskerne kan bruke de gamle byggesteinene og egenskapene som finnes i biologien til å lage helt nye livsformer.

Her vokser to kolonier av bakterien Mycoplasma mycoides. Den blå fargen indikerer at det er det syntetiske genomet som styrer bakteriecellene i kolonien. (Foto: Science/AAAS)
Her vokser to kolonier av bakterien Mycoplasma mycoides. Den blå fargen indikerer at det er det syntetiske genomet som styrer bakteriecellene i kolonien. (Foto: Science/AAAS)

Med et slikt redskap kan vi få enda dypere kunnskap om livet på kloden og prosessene som har formet det, mener professoren.

- Vi kan forstå mer av evolusjonen.

- Med disse teknikkene kan vi gjøre eksperimenter med organismer og finne ut hva som gjør dem godt tilpasset. Og hvis vi forstår hva de ulike byggeklossene i genomet gjør, kan vi i tillegg bruke kunnskapen til å bygge livsformer med spesielle egenskaper. Det er virkelig et skritt framover.

Det er kanskje spesielt den siste delen som interesserer forskerne bak den syntetiske bakterien.

Vannmerke

I denne omgangen har Venter og kollegaene hans imidlertid lagd en syntetisk versjon av en bakterie som allerede finnes: Mycoplasma mycoides.

Teamet brukte først et dataprogram til å skrive en plan over rekkefølgen av genomets over en million basepar – altså de kjemiske bokstavene som bygger opp informasjonen i arvematerialet.

Så konstruerte forskerne en kunstig versjon av genomet, molekyl for molekyl, og fikk det til slutt til å erstatte DNAet i en ordentlig bakterie av en annen type.

Etter hvert forsvant alle spor etter den opprinnelige cella, og forskerne satt igjen med en syntetisk versjon av Mycoplasma mycoides, som altså levde og formerte seg som en vanlig bakterie.

For å være sikker på at det faktisk dreide seg om en syntetisk versjon, bygde forskerne inn såkalte vannmerker i genomet. Med det mener de nye sekvenser av DNA hvor forskerne selv har bestemt rekkefølgen på baseparene – altså bokstavene.

Ved å legge inn slike sekvenser blir det mulig å sjekke om genomet i en bakterie er syntetisk eller naturlig.

Skrev navn og sitater i genomet

- Vi har utviklet en ny kode for å skrive engelsk språk og andre språk med tegnsetting og tall i genomet, gliser Venter i et Skype-intervju med American Association for the Advancement of Science (AAAS).

- I det første vannmerket har vi faktisk lagt inn denne koden, som må dekodes for at folk skal kunne lese resten. Vi har til og med en nettadresse bygd inn, slik at folk som har løst koden kan fortelle oss at de er i stand til å lese hva som står.

Noe av det vet vi allerede. Venter røper at alle forskerne som står bak den nypubliserte forskningsartikkelen har navnet sitt kodet inn. Men andre deler av vannmerkene vil han bare hinte om.

- Vi har bygd inn tre sitater som tilfører litt filosofi i den genetiske koden, smiler han.

- Så sjansen for å finne dette i et naturlig genom er omtrent så nær null som det er mulig.

Ny energi og raske medisiner

Den syntetiske bakterien er imidlertid bare starten. Forskerne mener de nye metodene blir dunderverktøy når man i neste omgang skal prøve å designe livsformer som kan gjøre oppgaver for oss.

- Vi har en hel rekke nye bruksområder i tankene, sier Venter.

Dette elektronmikroskopbildet viser syntetiske bakterier som formerer seg for egen maskin. (Foto: Science/AAAS)
Dette elektronmikroskopbildet viser syntetiske bakterier som formerer seg for egen maskin. (Foto: Science/AAAS)

- Vi har en stor avtale med Exxon Mobil hvor vi prøver å bruke alger til å fange CO2 og lage nye hydrokarboner som kan gå inn i Exxons raffinerier, som erstatning for olje.

- Det er ingen naturlige alger vi kjenner som kan gjøre dette i det omfanget som trengs, så vi er nødt til å bruke våre teknikker til enten å modifisere eksisterende alger kraftig, eller å utvikle helt nye fra bånn.

- De samme prosessene kan brukes til å lage kjemikalier og næringsstoffer, og forhåpentligvis til å rense vann.

Men det viktigste umiddelbare bruksområdet ligger kanskje innenfor produksjon av vaksiner, tror Venter.

- Vi jobber allerede med dette ved Venter Institute hvor vi samarbeider med Novartis for å forsøke å lage nye vaksiner veldig fort. Vi tror vi kan korte ned prosessen med 99 prosent for å lage den årlige influensavaksinen.

Forventninger og konsekvenser

Venter er kjent for sin noe framfuse forskerstil og sine entusiastiske planer om snarlige praktiske anvendelser av oppdagelsene.

- Venter er en interessant fyr, men det spenstige ved ham er at han tør å gjøre det som folk sier er umulig. Han tenker: hvorfor ikke prøve? sier Stenseth.

"Nils Christian Stenseth."
"Nils Christian Stenseth."

Og gang på gang lykkes den utradisjonelle forskeren i å forbløffe verden. I dette tilfellet tror også Stenseth at vi kan se kunstige livsformer i aksjon om relativt kort tid.

- Det er så klart vanskelig å si noe sikkert, men her er det antageligvis kort vei fra grunnforskning til anvendelser, sier han.

- Det skjer en enorm utvikling innen molekylærbiologen. Det er ikke usannsynlig at vi ser praktisk anvendelse av disse teknikkene i løpet av fem til ti år. Og nettopp fordi det går så fort, må vi være klar over konsekvensene.

Det er nemlig ikke godt å si hva som skjer hvis en ny livsform slipper ut av laboratoriet, advarer Stenseth.

- Ikke gjort nok

- Det er vanskelig å spå hvordan en slik organisme gjør det i konkurranse og samspill med andre organismer i et miljø. Jeg er overbevist om at det ikke er gjort nok for å identifisere risikofaktorer, og at man ikke har tenkt skikkelig igjennom konsekvensene.

- Dette skyldes fragmenteringen av fag. Forskerne som jobber med disse teknikkene er gode i laboratoriet, men de vet kanskje ikke så mye om hva som skjer med organismer i populasjoner i et økosystem.

- Man skal ikke være dogmatisk og negativ, men man bør stille spørsmål og gjøre eksperimenter for å finne ut av mulige konsekvenser. Her bør man tenke naturlig utvalg og økologi parallelt med tekologiske nyvinninger, sier Stenseth.

Men det er ikke nødvendigvis oppfinneren selv som bekymrer ham mest.

- Craig Venter er en nøktern person, som er reflektert og skikkelig og bevisst problemene. Han er dessuten såpass egosentrisk at han ikke vil ha navnet sitt knyttet til store problemer.

- Men når det kommer økonomiske interesser inn, blir det et annet spill, og da bør man være på vakt.

Referanse:

Daniel G. Gibson et al., Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome, Science, Sciencexpress, 20. mai 2010.