Το τεχνητό βακτήριο που υπόσχεται να αλλάξει τον κόσμο

Το τεχνητό βακτήριο που υπόσχεται να αλλάξει τον κόσμο

Με «μαγιά» τη Σύνθια, το πρώτο συνθετικό βακτήριο, οι επιστήμονες προετοιμάζουν ήδη μια σειρά από επαναστατικές εφαρμογές: εμβόλια και θεραπείες, συνθετικά τρόφιμα, προστασία του περιβάλλοντος- και αυτά είναι μόνο η αρχή…

Οι μελλοντικές εφαρμογές της τεχνητής ζωής

Μετά την ανακοίνωση της δημιουργίας τεχνητής ζωής που έκανε τον γύρο του κόσμου, πολλοί ανέφεραν ότι ο εμπνευστής της Κρεγκ Βέντερ είναι απλώς ένας έμπορος που θέλει να πλουτίσει με οποιοδήποτε κόστος- και το κόστος, σύμφωνα με τους επικριτές, θα είναι μεγάλο αφού η έκλυση στο περιβάλλον τεχνητών οργανισμών, όπως αυτός που τώρα δημιουργήθηκε, είναι ικανή να προκαλέσει καταστροφή. Καταστροφή λοιπόν, όπως λένε οι κατήγοροι, ή σωτηρία, όπως αναφέρουν ο Βέντερ και οι συνεργάτες του; Το ερώτημα μοιάζει με το νόμισμα που έχει δύο όψεις και το θέμα είναι ποια όψη θέλουμε να δούμε, όπως συμβαίνει με όλες τις εξελίξεις στην επιστημονική έρευνα. Αυτό απάντησε στο «Βήμα» ο στενός συνεργάτης του Κρεγκ Βέντερ Αριστείδης Πατρινός, πρόεδρος της εταιρείας του Βέντερ Synthetic Genomics και ένας από τους «στυλοβάτες» της ερευνητικής ομάδας στο Ινστιτούτο J Craig Venter. Ο δρ Πατρινός μάς μίλησε για την πληθώρα εφαρμογών που θα μπορούσαν να έχουν οι οργανισμοί εργαστηρίου για έναν κόσμο πιο ανθρώπινο. Μετά την τεχνητή ζωή λοιπόν τι; Πολλά (και καλά), σύμφωνα με τον έλληνα επιστήμονα, αφού οι… Σύνθιες του μέλλοντος δεν θα καταστρέψουν εμάς αλλά τους… καταστροφικούς σημερινούς εχθρούς μας. Ελπίζουμε να κοιτάξουν όλοι το νόμισμα από τη σωστή όψη του…

Εμβόλια-εξπρές
Μία από τις πολλές εφαρμογές που θα μπορούσαν να έχουν ίσως και μέσα σε πέντε χρόνια από σήμερα η Σύνθια και τα… αδέλφια της είναι η ταχεία παραγωγή εμβολίων, λέει ο δρ Πατρινός. «Κάτι τέτοιο θα ήταν άκρως σημαντικό σε περιπτώσεις κρίσεων, όπως μια πανδημία γρίπης». Σήμερα είναι γνωστό ότι η πλειονότητα των εμβολίων καλλιεργείται σε αβγά. Οπως εξηγεί ο έλληνας επιστήμονας «η διαδικασία αυτή είναι άκρως χρονοβόρος και πολλές φορές απαιτείται καλλιέργεια ίσως και 45 ημερών. Με τη νέα μέθοδο που προτείνουμε πιθανόν ο χρόνος αυτός να μπορούσε να μειωθεί στη μία ημέρα». Πώς θα ήταν δυνατόν να συμβεί κάτι τέτοιο; «Θα μπορούμε μέσα σε έναν υπολογιστή να συλλέγουμε τα δείγματα από τα κρούσματα της γρίπης που εμφανίζονται σε διαφορετικά σημεία του πλανήτη.Η τεχνολογία των υπολογιστών που αναπτύξαμε για τη δημιουργία του τεχνητού κυττάρου θα μας δείξει τον δρόμο για τη σύνθεση του κατάλληλου εμβολίου,το οποίο θα περιέχει τον συνδυασμό των σωστών στελεχών του ιού της γρίπης.Παράλληλα τεχνητές κυτταρικές σειρές εργαστηρίου θα μας παρέχουν γρήγορα μεγάλες ποσότητες εμβολίων» αναφέρει ο κ. Πατρινός.

Οι συνθετικοί οργανισμοί υπόσχονται όμως σημαντική πρόοδο και στην ανάπτυξη πλήθους φαρμάκων, σύμφωνα με τον επιστήμονα, αφού «θα προσφέρουν μια τεράστια κυτταρική βάση για την αξιολόγηση νέων ουσιών. Με τον τρόπο αυτό θα “σαρώνουμε” πολύ περισσότερες χημικές ουσίες και θα είμαστε σε θέση να επιλέγουμε τις κατάλληλες,οι οποίες θα αποτελέσουν τα φάρμακα του μέλλοντος».

Νέες θεραπείες
Τα βακτήρια… εργαστηρίου θα μπορούσαν επίσης να επιφέρουν την τάξη στο «ζωντανό εργαστήριο», που δεν είναι άλλο από τον ανθρώπινο οργανισμό, βάζοντας «φρένο» σε διαφορετικές νόσους. Ο συνεργάτης του δρ. Βέντερ αναφέρει ότι μέσα στον καθένα από εμάς- από το δέρμα ως το πεπτικό σύστημα- ζουν περί τα 100 τρισεκατομμύρια κύτταρα διαφορετικών ειδών μικροβίων. Η διαταραχή των ισορροπιών του «μικροβιόκοσμου» στον ανθρώπινο οργανισμό θεωρείται ένοχη για ασθένειες όπως η νόσος του Crohn, μια σοβαρή φλεγμονώδης πάθηση του εντέρου. «Υπάρχει η πιθανότητα να εισάγουμε συνθετικούς μικροβιακούς οργανισμούς στο έντερο επιφέροντας έτσι την ισορροπία και θεραπεύοντας τη νόσο» υπογραμμίζει ο δρ Πατρινός.

Μήπως οι σκεπτικιστές έχουν όμως δίκιο; Μια τέτοια παρέμβαση στον ανθρώπινο οργανισμό δεν θα μπορούσε, αν ξεφύγει από τον έλεγχο, να αποδειχθεί ως και «δολοφονική» αντί για σωτήρια; Ο επιστήμονας απαντά ότι πάντα υπάρχει αυτός ο κίνδυνος. «Ολων των ειδών οι θεραπείες εμπεριέχουν κάποιο ρίσκο. Και η γονιδιακή θεραπεία,που θεωρείται πολλά υποσχόμενη, φάνηκε, ιδιαίτερα στην αρχή της εφαρμογής της, ότι μπορεί να προκαλέσει πολύ σοβαρά προβλήματα,όπως καρκινογενέσεις, ακόμη και θανάτους.Γι΄ αυτόν τον λόγο το “κλειδί” είναι να διεξαχθούν επαρκείς μελέτες και δοκιμές».

Βιολογική ενέργεια
Οι οργανισμοί-«παιδιά» υπολογιστή ίσως σώσουν όχι μόνο τον άνθρωπο αλλά και τον κόσμο γύρω του. Ο όρος-«κλειδί», κατά τον κύριο Πατρινό, είναι η βιολογική ενέργεια. «Τα τελευταία χρόνια πολλοί ειδικοί αναζητούν εναλλακτικές πηγές ενέργειας που θα σώσουν τον πλανήτη. Σε αυτό το πλαίσιο, σε χώρες όπως οι ΗΠΑ χρησιμοποιείται το καλαμπόκι για την παραγωγή αιθανόλης. Εμείς θεωρούμε ότι είναι λάθος να κάνουμε χρήση πηγών που μπορούν να θρέψουν τον κόσμο για παραγωγή καυσίμων.Ετσι στρεφόμαστε στα υπολείμματα του θερισμού που περιέχουν μεταξύ άλλων ουσίες όπως η κυτταρίνη». Ποια είναι η προσέγγιση του δρ. Βέντερ και της ομάδας του; Η χρήση ειδικώς σχεδιασμένων ενζύμων τα οποία θα μπορούν να κάνουν πολύ ευκολότερα τη μετατροπή των υπολειμμάτων του θερισμού σε καύσιμα. «Αυτοί οι οργανισμοί εκτιμούμε ότι θα είναι πολύ πιο αποτελεσματικοί στην παραγωγή καυσίμων αλλά και πολύ φθηνότεροι». Πιο αποτελεσματική αλλά και πιο φιλική προς το περιβάλλον παραγωγή καυσίμων μελετούν όμως οι ειδικοί του Ινστιτούτου J Craig Venter σε συνεργασία με τον «γίγαντα» των καυσίμων Εxxon Μobil. Ο κ. Πατρινός εξηγεί ότι η συνεργασία ξεκίνησε τον περασμένο Ιούλιο και η εταιρεία-κολοσσός χρηματοδοτεί τις προσπάθειες του ινστιτούτου με 600 εκατομμύρια δολάρια προκειμένου να παραχθούν κάποια ημέρα βιοκαύσιμα από τα… ταπεινά φύκη. «Η όλη διαδικασία έχει διττό όφελος.Βασιζόμαστε στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης:μέσω του συνδυασμού διοξειδίου του άνθρακα και ηλιακής ενέργειας παράγονται κάποια λίπη, τα οποία πιστεύουμε ότι μπορούν να αποτελέσουν την πρώτη ύλη διαφορετικών καυσίμων. Με δεδομένο όμως ότι το διοξείδιο του άνθρακα “συλλαμβάνεται” απευθείας από την ατμόσφαιρα,η συγκεκριμένη μέθοδος μπορεί να δώσει και μια καλή λύση στη μείωση των αερίων του θερμοκηπίου». Για την πραγματοποίηση αυτού του φιλόδοξου σχεδίου απαιτείται ακόμη πολλή δουλειά, με αποτέλεσμα, όπως λέει ο επιστήμονας, «να μην περιμένουμε ευρεία διάθεση τέτοιου είδους προϊόντων πριν από την πάροδο μιας δεκαετίας».

Πόλεμος στη ρύπανση
Οι τεχνητοί οργανισμοί λοιπόν μια ημέρα- έστω και σε δέκα χρόνια από τώρα- θα γεμίζουν το ρεζερβουάρ μας, αλλά συγχρόνως θα… αδειάζουν τις θάλασσες από επικίνδυνη ρύπανση αφού θα συντίθενται με βάση «γενετικό λογισμικό» που θα τους καθιστά… ρυπαντοφάγους «Ισως αν υπήρχαν διαθέσιμοι σήμερα οι τεχνητοί οργανισμοί,να έδιναν μια λύση στην τεράστια περιβαλλοντική καταστροφή που έχει προκληθεί στον Κόλπο του Μεξικού με την πετρελαιοκηλίδα» αναφέρει χαρακτηριστικά ο δρ Πατρινός.

Και όταν όμως δεν «καταβροχθίζουν» χημικούς ρυπαντές, τα μικρόβια εργαστηρίου θα έχουν την ικανότητα να τους θέτουν έστω υπό έλεγχο. Ο έλληνας επιστήμονας λέει ότι «σε περιοχές του πλανήτη που είναι άκρως επιβαρημένες από μόλυνση και όπου υπάρχει κίνδυνος η ρύπανση να περάσει στον υδροφόρο ορίζοντα, τεχνητοί οργανισμοί που θα εκλύονται θα δημιουργούν “βιο-φράγματα” ικανά να μετατρέπουν τα υδατοδιαλυτά αυτά χημικά σε μη υδατοδιαλυτά,με αποτέλεσμα η ρύπανση να περιορίζεται». Πρακτικά αυτό σημαίνει ότι, για παράδειγμα, σε έναν ποταμό η έκλυση ειδικώς σχεδιασμένων μικροβίων θα βάζει φραγμό στην εξάπλωση της ρύπανσης στα υπόγεια νερά.

Καθαρό νερό

Οι γεννημένοι στο εργαστήριο μονοκύτταροι οργανισμοί ίσως χαρίσουν επίσης μία ημέρα καθαρό πόσιμο νερό σε 1,5 δισ. ανθρώπους των αναπτυσσομένων χωρών που σήμερα διψούν. Μια τεχνολογία που χρησιμοποιείται ήδη (microbial cell process) για τον καθαρισμό του νερού θα ήταν δυνατόν να εξελιχθεί σημαντικά με χρήση συνθετικών οργανισμών. Με βάση αυτή την τεχνολογία, τα ίδια τα μικρόβια που υπάρχουν στα βοθρολύματα χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρισμού και για τη χρήση αυτού του ηλεκτρισμού στον καθαρισμό του νερού. Η μεγάλη παραγωγή τεχνητών μικροβίων είναι ικανή να οδηγήσει σε σημαντική διευκόλυνση της διαδικασίας.

Συνθετικά τρόφιμα
Τα βακτήρια του Βέντερ και της ομάδας του μπορεί να αποτελέσουν ακόμη και πηγή δημιουργίας του… λαδιού που θα βάζουμε, στο μέλλον, στις σαλάτες μας και όχι μόνο. Και εδώ ο ρόλος των συνθετικών οργανισμών θα είναι διπλός καθώς οι τεχνητές μορφές ζωής θα προσφέρουν σημαντικά για τη διατροφή μας λίπη, αλλά παράλληλα θα σώζουν ολόκληρες περιοχές από την αποψίλωση δασών. Με ποιον τρόπο; Η φωτοσύνθεση θα κάνει και πάλι το θαύμα της παράγοντας έλαια που ίσως έχουν την ίδια γεύση με διαφορετικά είδη βρώσιμων ελαίων. «Σήμερα για την παραγωγή ελαίων,όπως το φοινικέλαιο,δημιουργούνται τεράστιες φυτείες που έχουν ως αποτέλεσμα την αποψίλωση τροπικών δασών.Με τους οργανισμούς εργαστηρίου κάτι τέτοιο θα αποφεύγεται» σημειώνει ο δρ Πατρινός.

Προς αυτήν την κατεύθυνση ο Βέντερ και οι συνεργάτες του έχουν κάνει συμφωνία με μία εταιρεία που ονομάζεται Genting, η οποία έχει τεράστιες φυτείες φοινικέλαιου στη Μαλαισία. «Οι υπεύθυνοι της εταιρείας επιθυμούν μελλοντικά να μειώσουν τον αριθμό των φυτειών και ελπίζουμε ότι με τη νέα τεχνολογία θα το καταφέρουν». Ισως κάποτε, σύμφωνα με τον έλληνα επιστήμονα, δούμε να κυκλοφορούν τρόφιμα που θα διαθέτουν όλες τις απαραίτητες θρεπτικές ουσίες, χωρίς να υπολείπονται σε γεύση, τα οποία θα έχουν δημιουργηθεί με βάση τεχνητούς οργανισμούς.

Τους πολυκύτταρους ξεχάστε τους…

Ποιο θα είναι το επόμενο βήμα για την ερευνητική ομάδα του Βέντερ όταν οι μονοκύτταροι οργανισμοίπροϊόντα υπολογιστή ολοκληρώσουν το πολυσχιδές έργο τους; Μήπως η δημιουργία πολυκύτταρων οργανισμών, η σκέψη και μόνο της οποίας έχει κάνει αρκετούς να φτιάχνουν ήδη σενάρια μορφών ζωής«Φρανκεστάιν»; «Η δημιουργία πολυκύτταρου οργανισμού, όπως ο μύκητας της μαγιάς, είναι άκρως πολύπλοκη» απαντά ο δρ Πατρινός και συνεχίζει: «Δεν βλέπω να συμβαίνει ούτε στη δική μας ζωή, ούτε σε εκείνη των παιδιών ή των εγγονών μας». Αν οι τεχνολογίες που προτείνει η ομάδα του Βέντερ χρησιμοποιηθούν πράγματι για τόσο καλούς και αγαθούς σκοπούς όσο αυτοί που μας παρουσιάζει ο δρ Πατρινός, δεν νομίζουμε ότι θα έχουμε ούτε εμείς ούτε τα παιδιά και τα εγγόνια μας παράπονο που δεν προλάβαμε να δούμε τι θα μπορούσαν να προσφέρουν οι πολυκύτταροι οργανισμοί…

ΠΩΣ «ΓΕΝΝΗΘΗΚΕ» Η ΣΥΝΘΙΑ

Με δημοσίευσή τους πριν από 10 ημέρες περίπου στην έγκριτη επιθεώρηση «Science»,ο Βέντερ και οι συνεργάτες του από το Ινστιτούτο J Craig Venter στο Μέριλαντ και στην Καλιφόρνια ανακοίνωσαν ότι δημιούργησαν το πρώτο τεχνητό κύτταρο στο εργαστήριο,την επονομαζόμενη Synthia.Ουσιαστικώς οι επιστήμονες συνέθεσαν ολόκληρο το «γενετικό λογισμικό» ενός βακτηρίου και το μεταμόσχευσαν σε ένα άλλο βακτήριο. Το μικρόβιο στο οποίο μεταμοσχεύθηκε το «γενετικό λογισμικό» εργαστηρίου έμοιαζε τόσο στη μορφή όσο και στη συμπεριφορά με το είδος στο οποίο ανήκε το συνθετικό DΝΑ.

Ο νέος οργανισμός που δημιουργήθηκε διαθέτει μια τεχνητή εκδοχή του DΝΑ ενός υπάρχοντος βακτηρίου- Μycoplasma mycoides-,το οποίο προκαλεί μαστίτιδα στις αίγες.Το τεχνητό γονιδίωμα που προέκυψε εισήχθη σε ένα άλλο βακτήριο-λήπτη,του είδους Μycoplasma capricolum,από το οποίο προηγουμένως είχε αφαιρεθεί το γενετικό υλικό.

Για να δημιουργήσουν το λογισμικό του κυττάρου οι ερευνητές αντέγραψαν αρχικώς το υπάρχον βακτηριακό γονιδίωμα και κατέγραψαν την αλληλουχία του γενετικού κώδικά του,η οποία αποτελούνταν περίπου από 1 εκατομμύριο ζεύγη βάσεων.Στη συνέχεια,με χρήση υπολογιστών και ειδικών μηχανημάτων χημικής σύνθεσης, δημιούργησαν ένα αντίγραφο του κώδικα.Ο τεχνητός αυτός γενετικός κώδικας μεταμοσχεύθηκε στη συνέχεια στο κύτταρο-λήπτη το οποίο «διάβασε» αμέσως τις οδηγίες και μετατράπηκε στο είδος που το συνθετικό DΝΑ όριζε.Ο οργανισμός που προέκυψε πολλαπλασιάστηκε μάλιστα για περισσότερες από ένα δισεκατομμύριο φορές,παράγοντας αντίγραφα που έφεραν το τεχνητό DΝΑ.Ετσι «γεννήθηκαν» δισεκατομμύρια…Σύνθιες στο εργαστήριο.

ΟΙ ΦΟΒΟΙ
Μαζί με τον πρώτο οργανισμό…εργαστηρίου γεννήθηκαν και αντιδράσεις.Κάποιοι μίλησαν για επίτευγμα που θεωρείται «ορόσημο» στη Βιολογία,κάποιοι άλλοι όμως έκαναν λόγο για μελλοντική καταστροφή αν οργανισμοί…αμφιβόλου συμπεριφοράς,όπως αυτοί που δημιουργεί ο Βέντερ στο εργαστήριο,εκλυθούν στο περιβάλλον. Ο δρ Πατρινός απαντά ότι η ερευνητική ομάδα προσπαθεί μέσα από κατάλληλες μελέτες να δημιουργήσει τέτοιες δικλίδες ασφαλείας ώστε να μην υπάρξει πρόβλημα.«Πρέπει να σημειώσουμε ότι οι συνθετικοί οργανισμοί θα είναι οργανισμοί δημιουργημένοι για να επιτελέσουν συγκεκριμένο καθήκον. Αυτό σημαίνει ότι θα μπορούν να επιβιώνουν σε πολύ στενές περιβαλλοντικές συνθήκες. Θα είναι κατά βάση “αδύναμοι” οργανισμοί και έτσι δεν θα μπορούν να κάνουν κακό σε ευρεία κλίμακα».Η δύναμη ή η αδυναμία τους- όπως και εκείνη της νομοθεσίας που θα διέπει τέτοιες τεχνολογίες – μένει πάντως να αποδειχθεί στα χρόνια που έρχονται.

Πηγή: Το Βήμα

Κοινοποιήστε στο Facebook