Tiede

Tutkijat loivat täysin keinotekoisen bakteerin – Synteettistä kolibakteeria on muokattu niin rankasti, että sen ei pitäisi edes elää

Tutkijat poistivat kokonaisia rakenneosia kolibakteerin perimästä niin, että bakteeri silti elää ja lisääntyy.

Brittiläinen tutkijaryhmä on onnistunut luomaan laboratoriossa toistaiseksi monimutkaisimman synteettisen bakteerin. Tutkijat suunnittelivat Escherichia coli -bakteerin geeniperimän kokonaan uusiksi ja pystyivät luomaan keinotekoisesti muunnellun kolibakteerin, jonka dna poikkeaa rajusti tavallisesta.

Kyseessä on siis ihmisen tekemä, keinotekoinen bakteeri.

Silti bakteeri elää ja lisääntyy, vaikkakin hitaammin kuin normaalisti. Geneetikko Jason Chenin johtama ryhmä Cambridgessa sijaitsevasta molekyylibiologian tutkimuslaboratoriosta julkisti tuloksensa nyt Nature-lehdessä.

Kolibakteereja elää jokaisen ihmisen suolistossa. Tämä pikkuinen bakteeri on antanut tieteelle paljon.

Kolibakteereja on viljelty laboratorioissa vuosikymmeniä, ja se on yksi mikrobiologian malliorganismeista, jonka avulla voidaan tutkia esimerkiksi juuri geenien muokkausta. Bakteerin perimä tunnetaan, ja sitä on helppo peukaloida.

Chenin ryhmä lähti muokkaamaan kolibakteerin perimää uusiksi selvittääkseen, voiko dna:n peruspalikoita muokata ja kuinka paljon, jotta tuloksena olisi vielä selviytymiskykyinen eliö.

Kaikkien eliöiden perimä koostuu dna:sta, joka rakentuu neljästä emäksestä. Dna:n rakennuspalikoita ovat adeniini (A), sytosiini (C), guaniini (G) ja tymiini (T).

Ne muodostavat emäspareja, ja kolmesta peräkkäisestä emäsparista syntyy geneettisen tiedon pienin yksikkö, kodoni. Yksi tällainen kodoni koodaa aina yhden aminohapon, josta elämä edelleen rakentuu.

Neljä erilaista emästä voivat kolmen sarjoissa järjestyä yhteensä 64 erilaiseksi kodoniksi. Niistä 61 koodaa aminohappoja ja loput kolme toimivat eräänlaisina stoppeina tai välimerkkeinä dna-koodissa.

Elämälle välttämättömiä aminohappoja on kuitenkin vain 20, joten samaa aminohappoa voi koodata useampikin kodoni. Näistä 20 palikasta muodostuvat sitten pitkinä sarjoina ja eri järjestyksessä kaikki proteiinit, joista elämä koostuu.

 

Muunnelluilla bakteereilla voisi olla käyttöä lääketieteessä.

Tutkijat lähtivät nyt saksimaan näitä kodoneita pois katsoakseen, mitä tapahtuu. He avasivat kolibakteerin perimän tietokoneella ja etsivät dna:sta tiettyä kodonia, joka tuottaa seriiniksi kutsuttua aminohappoa.

Tämä kodoni on emäspareiltaan TCG, eli koostuu tymiinistä, sytosiinista ja guaniinista. Tutkijat muuttivat jokaisen tällaisen TCG-kodonin ACG-kodoniksi eli korvasivat tymiinin adeniinilla. Tämä ACG-kodoni koodaa samaa aminohappoa kuin TCG.

He tekivät saman vielä kahdelle muulle kodonille, eli bakteerin perimästä peukaloitiin pois kolme kodonia 64:stä. Tähän vaadittiin kaikkiaan 18 000 muutosta dna:ssa.

Sitten tutkijat siirsivät tämän uudelleenkirjoitetun perimän kemiallisesti dna:han ja edelleen kolibakteeriin, pala palalta. Se eli ja alkoi lisääntyä ja katso – keinotekoista elämää oli luotu.

Mitä hyötyä tästä sitten on?

Ensinnäkin on tietysti kiinnostavaa purkaa elämää perusosiinsa ja yrittää ymmärtää paremmin, mistä elämä oikein koostuu.

Geenitekniikka on kehittynyt tällä vuosituhannella valtavasti, ja ymmärryksemme dna:sta ja sen muokkaamisesta jopa ihmisilläkin on edennyt suurin harppauksin.

Toiseksi tällaisilla muunnelluilla bakteereilla voisi olla käyttöä lääketieteessä. Bakteereilla voidaan tuottaa ja on tuotettukin laboratoriossa lukuisia erilaisia aineita, kuuluisimpana varmasti insuliinia.

Diabeetikkojen tarvitsemaa insuliinia piti aikoinaan eristää eläinten haimasta, muun muassa lehmistä ja sioista, alkujaan koirista. 1980-luvulle tultaessa opittiin kuitenkin siirtämään kolibakteeriin eräs ihmisen insuliinigeeni niin, että kolibakteeri alkoikin tuottaa insuliinia. Se mullisti insuliinintuotannon.

Nämä laboratioriossa lääkeaineita tuottavat hyödylliset bakteerit ovat kuitenkin alttiita viruksille, ja virustartunta voi tuhota kokonaisen tuotantoerän.

Mutta virus ei kenties pystykään tarttumaan tällaiseen muokattuun bakteeriin, jonka perimästä on saksittu kokonaisia kodoneita pois. Se poikkeaa siis luonnollisesta huomattavan paljon.

 

”On ihmeellistä, että se ylipäänsä kasvaa, näin raskaasti muokattuna.”

Geenimuokkauksella voitaisiin räätälöidä bakteereita tuottamaan aivan uudenlaisia entsyymejä ja lääkeaineita, kun elämän kirjaa opitaan vielä paremmin ymmärtämään.

Nyt luotu kolibakteeri on nimeltään Syn61. Numero viittaa 61 kodoniin – tavallisesta 64:stä puuttuu siis kolme. Bakteeri on hieman pidempi kuin tavallinen kolibakteeri ja kasvaa hitaammin mutta elää ja toimii.

Synteettisen biologian tutkija Tom Ellis Lontoon Imperial Collegesta kommentoi The Guardian -lehdelle, että bakteerin hidaskasvuisuus ei suinkaan yllätä.

”On ihmeellistä, että se ylipäänsä kasvaa, näin raskaasti muokattuna”, Ellis sanoo.

”Tutkimusryhmä on vienyt synteettisen genomiikan alan aivan uudelle tasolle. He eivät ainoastaan ole luoneet tähän asti kaikkein suurinta keinotekoista perimää, vaan ovat myös tehneet perimään enemmän muutoksia kuin koskaan aiemmin”, Ellis kehuu. Hän ei ollut mukana tutkimuksessa.

 

Amerikkalainen geneetikko Craig Venter ryhmineen loi maailman ensimmäisen laboratoriossa luodun bakteerin.

Kyseessä ei tosiaan ole ensimmäinen synteettinen eliö.

Melkein päivälleen yhdeksän vuotta sitten amerikkalainen geneetikko Craig Venter ryhmineen julkisti luoneensa maailman ensimmäisen laboratoriossa luodun bakteerin. Aiemmin Venter oli tullut kuuluisaksi osuudestaan ihmisen koko geeniperimän selvittämisessä vuosituhannen vaihteessa.

Venterin ryhmä avasi erään mykoplasmabakteerin geeniperimän, purki sen tietokoneella, rakensi uudestaan ja siirsi perimän toista mykoplasmalajia edustavaan bakteeriin, josta oma dna oli poistettu. Syntyi Mycoplasma laboratorium, maailman ensimmäinen keinotekoinen bakteeri.

Ryhmä myös räätälöi bakteerin perimään eräänlaisia ”vesileimoja”, jotka osoittavat dna:ta lukiessa, että kyseessä on heidän luomansa bakteeri. Dna:han voi säilöä tietoa ja siihen voi vaikka kirjoittaa samalla tavalla kuin cd-levylle musiikki tallentuu nollina ja ykkösinä.

Venter otti sitten tehtäväkseen selvittää, mikä on pienin määrä geenejä, joilla eliö voi tulla toimeen. Vastaus tähän kysymykseen saatiin 2016, kun ryhmä kertoi Science-lehdessä luoneensa mykoplasmabakteerin, joka elää ja lisääntyy vain 500 geenin voimin.

Synteettisiä bakteereita on siis räätälöity aiemminkin, mutta Chenin ryhmä Cambridgessa onnistui nyt tekemään paljon runsaampia muokkauksia paljon suurempaan perimään kuin aiemmin.

Venterin ryhmän ensimmäisen synteettisen bakteerin geeniperimässä oli miljoona emäsparia, kun Chenin ryhmän muokkaaman kolibakteerin perimä on neljä kertaa suurempi. Siinä on neljä miljoonaa emäsparia.

Kommentit

Kommentit

    Ei vielä kommentteja. Kirjoita ensimmäinen.

    Ei vielä nimellä kirjoitettuja kommentteja. Kirjoita ensimmäinen.

    Näytä lisää
    Luetuimmat
    • Juuri nyt
    • Päivä
    • Viikko
    1. 1

      Kovempia huumetuomioita vaatineen Brasilian presidentin seurueen G20-matka keskeytyi Espanjassa, kun lentokoneesta löytyi 39 kiloa kokaiinia

    2. 2

      Jari Aarnio ilmoittautuu vankilaan itse, sanoo asian­ajaja Riitta Leppi­niemi – Aarniosta tehtiin normaali etsintä­kuulutus

    3. 3

      Krapula tai kova jännittäminen aiheuttavat helposti vapinaa, mutta joskus vapina on oire vakavasta sairaudesta

    4. 4

      Näin suomalainen älysormus päätyi prinssi Harryn sormeen – himoitun Ouran tarina

      Tilaajille
    5. 5

      Suomalaiset ovat luottaneet sokeasti poliisit ja rosvot -jakoon, ja sen varaan Jari Aarnio rakensi rikollisen imperiuminsa

    6. 6

      Finnairin lento myöhästyi lähes kymmenen tuntia: Lentoyhtiö yritti luikerrella korvausvastuusta, mutta epäonnistui

    7. 7

      Pitseriasta löytyi luvatta työskentelevä mies, jolla ei ole minkään maan kansalaisuutta – Miten se on mahdollista?

    8. 8

      Helsinkiläinen Mesi Kissaniitty, 14, elää väärän suku­puolen kehossa ja vaatii, että poliitikot eivät pettäisi transnuoria

    9. 9

      Antti Rintanen, 28, on jo lääkäri, neljän lapsen isä, maailman­mestari ja vaimokin tekee uraa: nyt hän paljastaa miten perheen aika riittää kaikkeen

    10. 10

      Video näyttää, kuinka 17-vuotias nuorukainen ottaa kopin toisen kerroksen ikkunasta putoavasta lapsesta

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Näin suomalainen älysormus päätyi prinssi Harryn sormeen – himoitun Ouran tarina

      Tilaajille
    2. 2

      Antti Rintanen, 28, on jo lääkäri, neljän lapsen isä, maailman­mestari ja vaimokin tekee uraa: nyt hän paljastaa miten perheen aika riittää kaikkeen

    3. 3

      Helsinkiläinen Mesi Kissaniitty, 14, elää väärän suku­puolen kehossa ja vaatii, että poliitikot eivät pettäisi transnuoria

    4. 4

      Kun Pirkko Lahti luennoi, tila loppuu kesken ja yleisö haltioituu – psykologi laati kymmenen väitettä hyvästä elämästä, jotka jokaisen tulisi esittää itselleen

      Tilaajille
    5. 5

      Finnairin lento myöhästyi lähes kymmenen tuntia: Lentoyhtiö yritti luikerrella korvausvastuusta, mutta epäonnistui

    6. 6

      Hollannin poliisi hoksasi toimisto­rakennuksen koossa risti­riidan ja löysi sala­huoneen: paljastui maan kaikkien aikojen huume­kätkö

    7. 7

      Jari Aarnion 10 vuoden huumetuomio pysyy voimassa: ”Poikkeuksellista häikäilemättömyyttä”, toteaa hovioikeus tuomiossaan

    8. 8

      ”Ihmettelen Suomen hitautta, kun siellä on vain muutama kymmenen ihmistä” – järjestöjen mukaan kansain­välinen oikeus pakottaa tuomaan sekä lapset että aikuiset Suomeen Isis-leiriltä

    9. 9

      Poliisi epäilee: Norjalais­miljardöörin vaimon sieppaus oli lavastettu, naisen uskotaan kuolleen

    10. 10

      Outojen päänsärkyjen ja lihasjumien syy saattaa löytyä suusta

      Tilaajille
    11. Näytä lisää
    1. 1

      Keskellä Helsingin kallista ja haluttua omakotialuetta on rapistunut jo vuosikausia kaksi autiotaloa, jotka omistaa sama ihminen

    2. 2

      Särkynyt mieli pyrki raivoisasti eteenpäin, mutta lopulta se törmäsi seinään – Touko Aalto kertoo hetkestä, johon elämä ja ura pysähtyivät

      Tilaajille
    3. 3

      Yhdestä vahinko­vilautuksesta räjähti musiikki-ilmiö, joka hakee vertaistaan – Näin nousi ja hiipui artisti nimeltä Kikka

      Tilaajille
    4. 4

      Aamupuuro on luultua huonompi aamupala

      Tilaajille
    5. 5

      Helsinkiläis­nainen otti kuvan pyörätielle pysäköidystä poliisiautosta ja päätyi putkaan: Poliisi kadotti lomakkeen ja vapautui vastuusta

    6. 6

      Asuntolainat, palkat, säästöt, sijoitukset: Nolla­korkojen maailmasta on tulossa uusi normaali, ja se jakaa meidät voittajiin ja häviäjiin

      Tilaajille
    7. 7

      Kun Pirkko Lahti luennoi, tila loppuu kesken ja yleisö haltioituu – psykologi laati kymmenen väitettä hyvästä elämästä, jotka jokaisen tulisi esittää itselleen

      Tilaajille
    8. 8

      Helsingin koillisella laidalla asuu ryhmä miehiä, jotka ovat omistaneet elämänsä siniselle jumalalle

    9. 9

      75 vuotta sitten puna-armeija hioi huippuunsa strategian, jolla Venäjä on järkyttänyt maailmaa kerta toisensa jälkeen

    10. 10

      Helsingin edustalla on saari, jossa aika on pysähtynyt vuoteen 1952: ”Emme seuraa trendejä”

    11. Näytä lisää