Учёные создали синтетическую клетку, способную пройти полный жизненный цикл — от роста до деления и наследования ДНК

Исследователи из Университета Миннесоты разработали систему под названием SpudCell — синтетическую клетку, которая способна выполнять полный набор базовых функций живого организма: расти, копировать ДНК, усваивать ресурсы, делиться и передавать генетическую информацию следующему поколению.

В отличие от предыдущих попыток создать искусственные клетки, где обычно воспроизводили отдельные биологические процессы, SpudCell объединяет сразу несколько ключевых функций в одной системе. Это делает её одной из наиболее комплексных моделей «жизнеподобного» поведения, созданных вне живых организмов.

Основа конструкции — липосомы, микроскопические пузырьки из жировой мембраны с водной средой внутри. Внутрь помещается синтетическая ДНК, которая задаёт «инструкции» для работы системы. Дополнительно используются молекулы, ферменты и рибосомы — клеточные механизмы, отвечающие за синтез белков.

Клетка получает ресурсы, сливаясь с «кормовыми» липосомами, содержащими необходимые молекулы. По мере роста она копирует свой генетический материал, после чего делится. В отличие от живых клеток, где деление обеспечивается сложной внутренней структурой (цитоскелетом), здесь разделение происходит за счёт накопления белков на мембране, создающих механическое напряжение до разрыва структуры.

Отдельно исследователи показали, что система способна к аналогам естественного отбора. После введения генетической модификации, увеличивающей производство белка слияния, такие клетки начали расти быстрее и оставлять больше «потомства». Уже через пять поколений они вытеснили исходную популяцию, особенно в условиях ограниченного питания.

Геном SpudCell имеет длину около 90 тысяч пар оснований — это меньше, чем считалось минимально необходимым для функционирующей клетки. При этом генетическая информация распределена между семью отдельными плазмидами, что позволяет независимо программировать разные функции системы.

Разработчики рассматривают платформу как основу для будущих биоинженерных технологий, где вместо модификации бактерий или дрожжей можно будет проектировать полностью синтетические клетки под конкретные задачи — от производства лекарств до синтеза материалов и топлива.

Для развития направления создана организация Biotic — структура, ориентированная на стандартизацию и координацию исследований в области синтетических клеток. Авторы подчёркивают, что текущая версия SpudCell остаётся лабораторной моделью: для практического применения потребуется повысить стабильность генома, усложнить молекулярную инфраструктуру и выработать единые инженерные подходы.

©  iXBT