תא חיידק שהוחדר אליו כרומוזום סינתטי שינה את עורו והיה ל(חיידק) אחר
במחצית השנייה של מאי 2010, בעקבות מאמר שפרסמו קרייג ונטר (Venter) וקבוצתו בכתב-העת Science, הופיעו כותרות בולטות לעין בכמה מהעיתונים היומיים רחבי העולם ודיווחו שמדענים הצליחו ליצור תא חי מלאכותי.
הכצעקתה? האם באמת נוצר במעבדה תא חי מלאכותי? ובכן, לא! אם כך, על מה נסב מאמרם של ונטר וקבוצתו? שימו לב לכותרת של המאמר, שזה תוכנה בתרגום חופשי: "יצירת תא חיידקי הנשלט על-ידי גנום שנוצר בתהליך כימי".
החוקרים סינתזו מאפס (כלומר - מתרכובות פשוטות), כרומוזום מלאכותי של החיידק Mycoplasma mycoides, על פי רצף הנוקלאוטידים (שפוענח ופורסם) של זן מסוים של חיידק זה. החיידק M. mycoides מוכר בעיקר לווטרינרים ולרפתנים, מאחר שהוא גורם לדלקת מדבקת של ריאות וקרומים בפרות (Contagious bovine pleuropneumonia: CBPP). את הכרומוזום הסינתטי, שאורכו 1,077,947 נוקלאוטידים, ושכלל גם רצפים מיוחדים שיאפשרו להבחין בין הגנום הסינתטי לגנום "מקורי" של החיידק, החדירו ונטר ועמיתיו לתא של החיידק M. capricolum, שממנו סילקו את הכרומוזום המקורי. התא המאכסן, עם הגנום הסינתטי, החל לתפקד ולהתרבות בהתאם למידע המקודד בגנום הסינתטי והתוצאה היתה תאי M. mycoides, שנראים ומתנהגים כמו הזנים המוכרים של החיידק.
 |
השוואה בין מושבות של M. mycoides שמקורן בגנום הסינתטי (משמאל) ושל חיידק הבר (מימין). J. Craig Venter Institute. |
האתגר הגדול כאן היתה לסנתז מולקולת DNA גדולה (יחסית): ואכן, זה נעשה בשלבים. בתחילה סונתזו 1,078 רצפים שאורך כל אחד מהם הוא 1,080 נוקלאוטידים (כש-80 מתוכם חופפים לרצף הסמוך). 1,078 רצפים אלה מרכיבים את כל הגנום. כל 10 רצפים סמוכים הוחדרו ביחד לתוך תאים של שמר האפייה (Saccharomyces cerevisiae), ושם "נוצלה" מערכת הרקומבינציה השמרית לאיחוי עשרת הרצפים לרצף אחד שאורכו כ-10 KB. נוצרו 111 רצפים כאלה. בשלב הבא, בתהליך דומה, חוברו כל 10 רצפים של 10 Kb לרצפים שאורכם כ-100 KB (ןנוצרו 11 כאלה). אלה חוברו בסופו של דבר לכרומוזום השלם (1110 Kb) שתפקד בעצם ככרומוזום מלאכותי של שמר. בשלב הבא בודדו מהשמרים את הכרומוזום, וסילקו את הרצפים של השמר. כדי שאנזימי הקיטוע של החיידק המקבל, M. capricolum, לא יתייחסו לכרומוזום הסינתטי כאל DNA זר ויפרקו אותו, הוסיפו את המתילזים (אנזימי המתילציה) שבודדו מ-M. capricolum, ורק אז החדירו אותו לתוך תא של M. capricolum, שממנו סולק הכרומוזום המקורי.
לסיכום, ונטר ועמיתיו לקחו תא של החיידק M. capricolum, הוציאו ממנו את הכרומוזום והחליפו אותו בכרומוזום סינתטי שהורכב בהתאם למידע המפורט הידוע על הכרומוזום של החיידק M. mycoides. לאחר ה"השתלה" השתנתה הביולוגיה של התא, כי היא הוכתבה על-ידי הגנום הסינתטי.
יש פה אכן פריצת דרך חשובה, שתאפשר בעתיד להחדיר לתאי חיידקים כרומוזומים שמכילים גם גנים שמקורם ביצורים אחרים; אך בין מה שתואר כאן ובין יצירת תא חי ממרכיביו המרחק גדול.
המאמר המקורי:
הרשומה המקורית עודכנה לכתבה ב"גליליאו" 143, יולי 2010.
ואוו... כל כך הרבה עבודת מעבדה. קשה לי לחשוב על זה בכלל.
השבמחקמטורף.
ברור שלא "תא חי" מלאכותי, אבל מעניין לדעת שכרומוזום מלאכותי "אמיתי". הגיוני גם שהגנום יהיה של מיקופלזמה, שהוא גנום שנחשב בקטן מאוד.