iPon Cikkek

Frankenstein ma nem jöhet le játszani

Dátum | 2015. 01. 25.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

A tudományos kutatásokkal kapcsolatban időről időre felmerül a félelem, hogy egyszer túl messzire megyünk a kísérletezgetéssel, és valami olyat hozunk létre, amelyet aztán nem leszünk képesek kontrollálni, saját magunkat döntve pusztulásba. Amikor a szakértők a hetvenes években először kezdtek a gének egyik fajból a másikba történő átültetésével próbálkozni, sokakban felrémlett Frankenstein története. Egy 1973-as korai kísérlet során a kutatók egy béka génjét juttatták be egy kólibaktérium genomjába, amely aztán elkezdte szintetizálni a béka egyik fehérjéjét. A tudósok hamar rájöttek, hogy hasonló módszerekkel nagyon sok minden gyártására rá lehet venni a mikrobákat. Ha például az inzulin emberi változatának génjével bővítik ki a baktérium génállományát, a hormont nem kell többé szarvasmarhák hasnyálmirigyéből begyűjteni. A kólibaktérium tehát rövid idő alatt a biotechnológia egyik legfontosabb szereplőjévé lépett elő, és a laborokban létrehozott különféle törzsei csak úgy ontották magukból a hatóanyagokat, a vitaminokat és az egyéb anyagokat. Ahogy már említettük, a baktérium ilyesfajta felhasználása nem volt félelmektől mentes. Első pillantásra irtózatosnak tűnt belegondolni, hogy mi történne, ha az inzulintermelő mikrobák kiszabadulnának a laborból, és megfertőznék az embert, diabetikus kómába taszítva mindenkit, aki az útjukba kerül. Erre persze sosem került sor, valószínűleg azért, mert az inzulintermelés egyáltalán nem tesz jót a baktériumnak: az emberi hormon termelése annyi energiát emészt fel, hogy a mikroba gyakorlatilag képtelenné válik a szaporodásra, így terjedésétől nem kell félni.
Ennek ellenére az a félelem abszolút jogosnak tűnt, hogy a laboratóriumokban létrehozott más törzsek valódi veszélyt jelenthetnek ránk vagy az élővilág természetesnek ítélt részére. A tudományos közösség ezt előírások sokaságával igyekezett megakadályozni. Az egyik széles körben alkalmazott módszer, hogy fizikailag kell megakadályozni, hogy a genetikailag módosított organizmus kijusson a szabályozott környezetből. A másik megoldás egy kicsit eltérő, és a tényleges elszeparálás helyett más utat követ: ez a mikrobák további megváltoztatásán alapul. Az ötlet lényege, hogy a baktériumokat úgy kell módosítani, hogy azok ne legyenek képesek túlélni a laboratóriumon kívül. Ez utóbbi elképzelést elég régóta alkalmazzák veszélyes kórokozók kutatásakor. A pestist tanulmányozó szakértők például létrehozták a Yersinia pestis egy olyan törzsét, amelynek genomjában blokkolták azon gének egy részét, amelyek segítségével a baktérium vashoz jut. A pestis kórokozójának túléléséhez létfontosságú a vas, amit normál esetben az emberi szervezetből szerez be, a gének hiányában azonban ezt nem tudja magától előteremteni. A mikroba tehát csak a laborok falai közt, vasban gazdag táptalajon képes tenyészni. Ha valaki a biztonsági intézkedések ellenére mégis megfertőződik, akkor sincs komolyabb veszélyben, mivel a baktérium a génmódosítások eredményeként nem képes az emberi testből előteremteni a fennmaradásához szükséges vasmennyiséget. Pár évvel ezelőtt aztán kiderült, hogy ez nem minden esetben igaz. 2009-ben a Chicagói Egyetem egyik kutatója, Malcolm Casabadan megfertőződött az Y. pestis gyengített változatával, és belehalt a kórba. A tragédia a körülmények szerencsétlen összejátszásának eredményeként történhetett meg. Casabadan nem tudott róla, hogy egy ritka genetikai elváltozásban, hemokromatózisban szenved, amelynek eredményeként nagy mennyiségű vas gyűlt fel a vérében, vagyis szervezete kiváló táptalajnak bizonyult a pestisbaktériumok számára. Casabadan nem azért halt meg, mert a pestis kórokozója génmódosított volt, hanem azért mert a baktérium nem volt eléggé génmódosított. A mikroba az óvintézkedések ellenére a kémcsőből kiszabadulva mégis megtalálta azt a környezetet, ahol szaporodásnak indulhatott. A megoldás tehát kézenfekvőnek tűnik: még jobban meg kell változtatni a baktérium genetikai állományát, hogy az semmiképpen ne legyen képes a táptalaján kívüli életre.
Ez nem is olyan nehéz, mint amilyennek tűnik. A Földön élő organizmusok mindegyike fehérjéket termel, és ezeket ugyanabból a 20 aminosavból építi fel. A természetben azonban több száz más aminosav is található, és akadnak a molekulatípusnak olyan fajtái is, amelyeket csak laborkörülmények közt lehet létrehozni, vagyis ezek az élővilágban nem léteznek. Elméletben ezek a molekulák is alkalmasak lehetnének a fehérjeszintézisre, mivel azonban a genetikai kódban nincs megfelelőjük, egyszerűen nem kerülnek szóba, amikor a proteinek összeállítása folyik. A fehérjeszintézis során a DNS-en található három egymást követő bázis kódol egy-egy aminosavat, amelyek aztán a bázishármasok (kodon) egymást követő sorrendjének megfelelően kapcsolódnak össze proteinekké. A genetikai kód közel univerzális, vagyis ugyanazon bázishármas minden élőlényben ugyanazt az aminosavat jelenti. Így lehetséges, hogy a kólibaktérium genomjába beültetett génről emberi inzulin szintetizálódik. A dolognak persze árnyoldalai is vannak, hiszen ennek köszönhető az is, hogy a vírusok képesek belopózni génjeink közé, és saját céljaikra használni fehérjeszintetizáló apparátusunkat. Mivel mindannyian ugyanazt a kódnyelvet használjuk, könnyű meghekkelni a rendszert. Ahogy az előzőekben elhangzott, napjainkban a genetikai kód már nem nevezhető teljesen univerzálisnak, mivel van néhány szakértők, aki elhatározta, hogy megváltoztatja a szabályokat. Közéjük tartozik Farren Isaacs, a Yale és George Church, a Harvard kutatója is, akik egy évtizeddel ezelőtt kezdtek el játszadozni a minden sejtünk működését meghatározó kódrendszerrel. A kutatók 2013 őszén jelentették be, hogy sok éves kísérletezgetés után sikerült áttörést elérniük: egy új kodonnal bővítették a genetikai ábécét, amelyhez egy mesterséges aminosavat (p-acetil-L-fenilalanin, pAcF) rendeltek hozzá. Az új kodont néhány helyen „beleírták” a baktérium genomjába, így a mikroba a pAcF felhasználásával kezdett fehérjéket építeni.
Az átkódolás eredményeként a baktérium ellenállóvá vált egy olyan vírussal szemben, amely kifejezetten a kólibaktériumokra specializálódott. Mivel a kód megváltozott, a vírus képtelenné vált annak feltörésére. Ami még érdekesebb, a baktérium a változtatások ellenére életképes maradt, vagyis megfelelő táptalajon képes volt túlélni és gyarapodni. A szakértők az előző bejelentés óta külön utakra tértek, de saját kutatócsoportjukkal újabb fontos lépést tettek meg: úgy kódolták át a kólibaktérium genomját, hogy annak létezése mostantól függ a mesterséges aminosav jelenlététől. Ha a molekula nincs jelen, a baktérium nem tudja felépíteni a létezéséhez szükséges fehérjéket, és elpusztul. Mivel pedig ez az aminosav a természetben nem létezik, a baktérium sem tud a laboron kívül élni. Ezt a feltevést több teszttel is igazolták a szakértők, és a mikroba valóban nem képes hosszabb távon létezni az aminosav nélkül: vagy rögtön elpusztul, vagy egy darabig túléli ugyan, de szaporodni nem képes. A mikroba fölötti ellenőrzés még teljesebbé tétele érdekében a szakértők további biztonsági funkciókat is igyekeznek belekódolni a bakteriális genomba. Church és kollégái például más kodonokhoz is mesterséges aminosavakat próbálnak hozzárendelni, így a baktérium szempontjából szerencsésen elsülő mutációk sem tudják kiszabadítani a mikrobát. Idővel ezek a baktériumok olyannyira eltérőek lesznek a földi élet más képviselőitől, mintha egy párhuzamos univerzumból származnának. A hasonló fejlesztések nagy előnye lenne, hogy amennyiben tényleg sikerülne bombabiztossá tenni a baktériumokat, megszűnne a fizikai elkülönítés szükségessége, vagyis a mikrobákat a laborokon kívül is használni lehetne. Az ilyen baktériumok például olajfoltokat takaríthatnának fel, majd amikor végeztek a munkával, egyszerűen nem adagolnák tovább nekik a létükhöz szükséges aminosavakat, és így elpusztulnának. A szakértők szerint az is elképzelhető, hogy idővel bonyolultabb organizmusokat, például növényeket is át lehet programozni, így azok csak emberi segítséggel lesznek képesek túlélni, vagyis nem kell attól félni, hogy nem kívánt helyeken is elterjednek. Az eredmények persze ezen túl más fontos kérdésekre is választ adhatnak. Érdekes például belegondolni abba, hogy a módosított baktériumok puszta létükkel bizonyítják, hogy az élet a bolygónkon megszokottól eltérő formákban is létezhet.
Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!

Eddigi hozzászólások

6. Meteoreso
2015.01.25. 09:45
Érdekes cikk és érdekes gondolatokat hoz felszínre.
De miért pont a vas? Elég gyakori anyag a természetben valami ritkább nem lett volna jobb hogy ne terjedjen ?
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
5. Bounti
2015.01.25. 09:51
Az élet mindig utat tör magának...

https://www.youtube.com/watch?v=SkWeMvrNiOM
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2015.01.25. 12:19
A kiskölyök is belepiszkálhat a konnektorba... ha nem teszünk ellene.
Ez a fajta védelem azért elég biztos alapnak tűnik.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
3. Renhoek Bount...
2015.01.25. 17:33
Hehe, nekem is pont ez az idézet jutott eszembe

Ennek ellenére, eddig nem történt probléma, szóval ha betartjuk a szabályokat, és még beépítünk ilyen zseniális biztonsági kapcsolókat, akkor nagyon kicsi az esélye, hogy probléma történjen.

Mint a cikkben is említve van, a speciális termeltető baktériumok annyira életképtelenek a "gyártás" miatt, hogy képtelenek a normális életre vad környezetben. Ha meg mutáció folytán levedlik a termeltető gént, akkor ugyan ott vannak, mint a vad társaik.

Tehát pl létrehoztak egy dízelt szintetizáló baktériumot, akkor kikerülve a környezetbe teljesen életképtelen lenne, mivel az összes energiája a dízel termelésére fordítja.

A természetben nagyon szépen le van fektetve ez a szabály, hogy energiaminimumon élnek a baktériumok. Feleslegesen sohasem szintetizálnak semmit. Ha igen, akkor a negatív evolúciós hatások miatt egyszerűen elnyomják őket, és kipusztulnak.

Persze ha az egész ökoszisztéma felborul, akkor a természet maga is képes a világra szabadítani invazív fajokat. (Pl algásodás) Nem kell ehhez géntechnológia.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2. kiskoller
2015.02.07. 09:25
Bennem csak az az egy kérdés merül fel:

Mi van, ha fognak egy ilyen baktériumot, aminek szükséges ez a fehérje, szépen kísérletezgetnek rajta, szaporodik, majd hopp az egy generáció egyik tagja egy olyan random mutációt kap be, amitől vagy maga állítja elő ezt a fehérjét, vagy szimplán nem kell neki. Akkor viszont ugyanúgy el tud terjedni az a baktérium. Ráadásul mivel nyugodtabban vizsgálgatjuk, tudván hogy út sem képes laboron kívül élni, nagyobb eséllyel szökhet ki emberi mulasztás miatt.

Nyilván (remélem) ezt is belekalkulálták a tudósok..
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
1. Renhoek kisko...
2015.02.09. 23:40
Ott van a cikkben, hogy milyen plusz biztonsági eszköztárat építhetünk bele még. Ezek után valószínűségszámítási módszerekkel meghatározható, hogy mennyi az esélye kb, hogy ezek után beszerezzen többszörös pozitív mutációt (evolúció ugye kb kizárt, mert ha többszörös védelem van, akkor az összes tényezőnek kéne mutálódnia egyszerre, ez pedig gyakorlatilag lehetetlen)

Jó példa erre a hallmarks of cancer. Egy rákos sejt kialakulásához kb 5 tényező elromlása szükséges, tehát halmozott mutációk. Ez idővel összejöhet, sőt dohányzással ugye folyamatosan növeljük az esélyeit. A sejtek pedig tovább élnek és akár osztódnak is ezekkel a mutációkkal.

Itt egyszerűen fordított esettel állunk szemben, mert a sejt egyből elpusztul, hiába szerzi be az egyik másik pozitív faktort is, mert mind az 5 kell a túléléshez.

Persze ezt ki lehet és ki is fogják tesztelni nagyon alaposan...
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!