Ερχονται νέα φάρμακα και εμβόλια

Κάποια από τα αναμενόμενα οφέλη της συνθετικής γονιδιωματικής, δηλαδή των τεχνητών οργανισμών, είναι η δημιουργία νέων φαρμάκων και εμβολίων. Σαν ζωντανοί δοκιμαστικοί σωλήνες, τα βακτηρίδια, που έχουν δημιουργηθεί από τους επιστήμονες, θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για ερευνητικούς σκοπούς, μειώνοντας την πολυπλοκότητα που δυσχεραίνει τη λειτουργία πολλών βιολογικών συστημάτων.

«Η αντιγραφή του DΝΑ για ερευνητικούς σκοπούς στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς, δηλαδή ζώα και φυτά, είναι παρόμοια με την αντιγραφή στους προκαρυωτικούς οργανισμούς, δηλαδή τα βακτήρια, αλλά εξαιρετικά πολυπλοκότερη», εξηγεί στα «ΝΕΑ» ο Θανάσης Παπαβασιλείου, ΜD, καθηγητής Βιοχημείας, διευθυντής Εργαστηρίου Βιολογικής Χημείας της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Αθηνών.

Αυτό συμβαίνει διότι η δομή του κυττάρου σε ζώα και φυτά είναι αρκετά πιο περίπλοκη από αυτή των βακτηρίων, που είναι οι πλέον απλοί οργανισμοί.

«Το κύτταρο από το βακτήριο θα πρέπει, για παράδειγμα, να αντιγράψει 4,8 εκατομμύρια ζεύγη βάσεων, ενώ ένα ανθρώπινο διπλοειδές κύτταρο πρέπει να αντιγράψει 6 δισεκατομμύρια ζεύγη βάσεων», εξηγεί ο κ. Παπαβασιλείου.

Το επόμενο πρόβλημα ήταν ότι οι γενετικές πληροφορίες ενός βακτηρίου που περιέχονται σε ένα χρωμόσωμα, ενώ στον άνθρωπο πρέπει να αντιγραφούν 23 ζεύγη χρωμοσωμάτων.

Ενα άλλο «τεχνικό» πρόβλημα είναι ότι το χρωμόσωμα του βακτηρίου είναι κυκλικό, ενώ τα ανθρώπινα χρωμοσώματα είναι γραμμικά και μικραίνουν σε κάθε κύκλο αντιγραφής.

Λόγω της πολυπλοκότητας αυτής, στο εσωτερικό των φυσιολογικών κυττάρων λαμβάνει συνεχώς χώρα μία σειρά χημικών αντιδράσεων.

Πολλές από αυτές με συγκεκριμένη σειρά και οι επιστήμονες τις αποκαλούν «χημικό μονοπάτι». Το σημαντικό πρόβλημα δημιουργείται όταν όλα τα μονοπάτια αλληλεπιδρούν το ένα με το άλλο με αποτέλεσμα να δυσχεραίνουν την κατανόηση του συνολικού φαινομένου.

Η λύση που δίνει ο μηχανισμός της νέας ανακάλυψης είναι ότι σε ένα κύτταρο με συνθετικό γονιδιακό υλικό οι επιστήμονες μπορούν να παραλείψουν κάποιες σύνθετες διαδικασίες.

Για παράδειγμα, όταν μελετούν τις αλληλεπιδράσεις δύο μονοπατιών που προκαλούν μία ασθένεια, θα μπορούσαν να δημιουργήσουν ένα σύνθετο βακτηρίδιο στο οποίο λειτουργούν μόνο αυτά τα δύο μονοπάτια και έτσι να τα δουν πιο ξεκάθαρα.

Αρα το πιο σημαντικό που προσφέρει άμεσα η νέα ανακάλυψη, σε όλο το φάσμα της επιστήμης και ειδικά στην υγεία, είναι η απλοποίηση των διαδικασιών της επιστημονικής έρευνας με τη χρήση απλούστερων γονιδιωμάτων.

Θα μελετηθεί λοιπόν ο οποιοσδήποτε τύπος καρκίνου και ακολούθως θα παρασκευαστεί η κατάλληλη θεραπεία ή, ακόμη, και το εμβόλιο. Θα μπορούν επίσης να δουν πλέον ξεκάθαρα DΝΑ ιών που ενσωματώνονται στο ανθρώπινο, όπως είναι αυτό του ιού του ΗΙV.

«Με αυτό τον τρόπο επιτυγχάνουμε τον στόχο μας, που είναι να κατανοήσουμε τη φύση της ζωής και τα ελάχιστα ζεύγη γονιδίων που απαιτούνται για την ύπαρξή της. Μέχρι σήμερα δεν γνωρίζουμε όλες τις λειτουργίες των γονιδίων σε κάθε μεμονωμένο κύτταρο. Αυτό που καταφέραμε είναι το σημαντικότερο βήμα για το επόμενο στάδιο», εξηγεί ο Κρεγκ Βέντερ.

 Αφθονη  ενέργεια  και καθαρό  περιβάλλον 

Το επόμενο που μπορεί να έχει πρακτική εφαρμογή μέσω της συνθετικής γονιδιωματικής είναι η δημιουργία βακτηρίων κατά παραγγελία, που είναι ρυθμισμένα από τον ηλεκτρονικό υπολογιστή για συγκεκριμένες ενέργειες.

Ηδη η πετρελαϊκή εταιρεία ΕxxonΜobil, η οποία αγοράζει τεχνογνωσία από τη Synthetic Genomics του Βέντερ, έχει θέσει σε εφαρμογή το πρόγραμμα έρευνας και δημιουργίας βιοκαυσίμων από φωτοσυνθετική άλγη (μικροφύκια).

«Το ενδιαφέρον στη φωτοσυνθετική άλγη είναι η εναλλακτική προσπάθεια απεμπλοκής από την εξάρτηση των ορυκτών καυσίμων και την εκμετάλλευση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας» λέει Ρόντνι Αντριους, διευθυντής του Κέντρου Ενεργειακών Ερευνών του Πανεπιστημίου του Κεντάκι στις ΗΠΑ.

«Η φωτοσυνθετική άλγη που θα υποστεί τροποποίηση θα έχει εξαιρετικά πλεονεκτήματα παράλληλα με την απόδοση ενέργειας. Το πιο σημαντικό είναι η μείωση των εκπομπών αερίων, αφού για την ανάπτυξή της η άλγη χρησιμοποιεί όχι μόνο το διαθέσιμο φως του ήλιου, αλλά και το διοξείδιο του άνθρακα» λέει ο δρ Εμιλ Τζέικομπς, αντιπρόεδρος στο τμήμα έρευνας και ανάπτυξης της ΕxxonΜobil.

Επίσης, ειδικά τροποποιημένα μικρόβια και άλλοι μικροοργανισμοί θα μπορούν να καθαρίζουν ρίπους στη θάλασσα και την ξηρά. Οι επιστήμονες γνωρίζουν ήδη ότι υπάρχουν βακτήρια που μπορούν να καθαρίσουν καρκινογόνα χημικά αφήνοντας στη θέση τους ακίνδυνα υποπροϊόντα. Η δυσκολία ήταν να αναπτύξουν αυτά τα βακτήρια σε εργαστηριακό περιβάλλον, το πρόβλημα όμως αναμένεται να λυθεί με τη νέα τεχνική του Βέντερ και των συνεργατών του. «Κάποια μέρα», λέει ο Βέντερ, «η συνθετική γονιδιωματική θα είναι συνηθισμένη και θα βοηθά να κατασκευάσουμε μια ευρεία γκάμα νέων και πολύπλοκων χημικών, αλλάζοντας τον τρόπο παραγωγής ενέργειας και φαρμακευτικών παρασκευασμάτων».