Sintetska stanica – budućnost biologije…

Znanstvenici iz Nizozemske vjeruju da su vrlo blizu postizanju revolucionarnog cilja – stvaranja potpuno sintetskih oblika života, koji bi mogli ponuditi nova saznanja o nastanku i funkcioniranju života na Zemlji. Projekt BaSyc, koji okuplja tim istraživača iz šest vodećih institucija, usmjeren je na izgradnju sintetičke stanice s mogućnošću samostalnog rasta, diobe i održavanja, čime bi se otključale dosad neviđene mogućnosti u biološkim istraživanjima.

Za razliku od prirodne evolucije, koja je tijekom milijardi godina stvarala složene i ponekad neučinkovite biološke sustave, znanstvenici BaSyc tima koriste znanje i naprednu tehnologiju kako bi pojednostavili te procese. Njihov cilj je dizajnirati sustav koji bi funkcionirao na najučinkovitiji način, stvarajući potpuno nove oblike života.

Projekt BaSyc pokrenut je 2017. godine zahvaljujući financiranju od 18,8 milijuna eura od strane nizozemskog Ministarstva obrazovanja, kulture i znanosti te Nizozemske organizacije za znanstvena istraživanja (NWO). Od tada, istraživači su postigli značajan napredak u razumijevanju temeljnih bioloških procesa, a završetak projekta očekuje se u iduće dvije do tri godine.

Cilj projekta je stvaranje sintetičkih stanica koje će funkcionirati na načine slične prirodnim, ali uz mnogo manju složenost. Prema dr. Bertu Poolmanu, voditelju projekta i profesoru biokemije na Sveučilištu Groningen, sintetske stanice koje BaSyc razvija moći će autonomno rasti, dijeliti se i održavati, što je ključno za budućnost istraživanja života.

“Očekujemo da ćemo uspjeti stvoriti sustave koji će imati ključna obilježja života, ali u puno jednostavnijem obliku od prirodnih stanica,” izjavio je Poolman.

Revolucionarni napredak u istraživanjima

Prirodne stanice koriste stotine elemenata za stvaranje energije, no tim BaSyc uspio je taj proces pojednostaviti na samo pet ključnih elemenata. Njihov sustav koristi dvije umjetno stvorene vezikule koje međusobno izmjenjuju molekule energije. Jedna vezikula apsorbira aminokiselinu arginin, koja se potom koristi za proizvodnju ATP-a – molekule koja stanici daje energiju. Druga vezikula koristi ATP i pretvara ga natrag u ADP, oslobađajući energiju potrebnu za rast i diobu stanica. ATP (adenozin trifosfat) i ADP (adenozin difosfat) ključne su molekule u staničnoj energiji i metabolizmu.

Iako je ovaj sustav značajno pojednostavljen u usporedbi s prirodnim stanicama, njegova učinkovitost omogućuje znanstvenicima preciznu kontrolu nad procesima koji se odvijaju unutar stanice. Zbog svoje jednostavnosti, sustav trenutno koristi samo arginin kao izvor energije, dok prirodne stanice mogu koristiti različite hranjive tvari poput masti i šećera.

Izazovi i sljedeći koraci

Iako je postignut veliki napredak, znanstvenici još uvijek imaju mnogo posla kako bi sintetičke stanice postale stvarnost. Ključni izazov leži u integraciji različitih bioloških modula i postizanju optimalnih uvjeta za njihov rad. “Svaki modul ima svoje optimalne uvjete, a naš cilj je stvoriti minimalan sustav koji može funkcionirati u različitim uvjetima,” objasnio je Poolman.

Projekt BaSyc nije kraj istraživanja. Nakon njegova završetka, najavljen je nastavak kroz projekt EVOLF, za koji je već osigurano 40 milijuna eura. EVOLF će istraživati stvaranje života iz neživih materijala, otvarajući potpuno nove horizonte u razumijevanju života.

“Još smo desetljeće udaljeni od stvaranja potpuno sintetičkog oblika života, ali već sada učimo puno o biološkim procesima koje nismo mogli otkriti u prirodnim stanicama,” rekao je Poolman.

Nadolazeći koraci uključuju integraciju modula za stvaranje energije s modulima za lipidnu sintezu, koja omogućuje širenje staničnih membrana, kao i sintezu proteina i diobu stanica. Ovi moduli omogućit će sintetičkim stanicama rast i dijeljenje, otvarajući put prema stvaranju života kakav poznajemo – ali u potpuno kontroliranim uvjetima.

Kosmos