Szintetikus biológia - világító fa

Szintetikus biológia - világító fa

A remélt összeg nyolcszorosát gyűjtötték össze a Kickstarter közösségi oldalon azok a kutatók, akik világító fákkal szeretnék kiváltani a jövőben a közvilágítást.

vilagito-fa-1.jpg
 
A kaliforniai Antony Evans és kollégái 65 ezer dollárt szerettek volna összekalapozni kísérleteik megkezdéséhez az új ötletek közösségi finanszírozását segítő oldalon, a Kickstarteren, ám eddig már 484 ezer dollárt kaptak közel 8500 embertől. A cél: felejtsük el a köztéri lámpákat a jövőben, és világító fákat ültessünk a helyükre. Egy másik nagy ötletgyáros, Peter Diamandis (az űrbányászatra alapított amerikai cég, a Planetary Resources elnöke) egszerűen „az eddigi legmenőbb Kickstarter-kampánynak” nevezte Evansék terveit.
A világító fehérjék használata nem ismeretlen a biológiai kutatásokban (2008-ban Nobel-díj is járt értük). Evansék a kísérleteket nem rögtön fákon, hanem a lúdfű (Arabidopsis thaliana) nevű, minden ízében jól ismert gazon fogják megkezdeni, amelybe a Vibrio fischeri nevű tengeri baktériumból ültetnek be géneket. A remények szerint a genetikailag módosított lúdfüvek enyhén derengeni fognak a sötétben (a támogatóknak 50-100 magot ígérnek ezekből). Ezt a technológiát tökéletsítik és vetik be majd a fák esetében is.
Bár a fák lassan nőnek, egész életükben világítanak majd, és az egyenletesebb eloszlású fényforrások miatt sokkal szebb lesz a közvilágítás Evansék szerint, akik az Avatar című filmből is bevágtak egy rövid részletet a közel félmillió dollárt hozó videójukba.
A projekt alapötletét egy 2010-es cambridge-i kutatás adta, melynek során a szakértők egy világító baktériumfaj egyedeit genetikai úton úgy módosították, hogy azok még több luciferáz nevű enzimet termelve erősebb fénnyel világítsanak. Ha a vállalkozás sikeresnek bizonyul, a Kickstarter-kampány résztvevői közül több mint hatezer ember már a jövő év folyamán megkaphatja a támogatásért cserébe beígért magokat, amelyekből aztán maguk hajtathatják ki saját kis „biolámpásukat”.

vilagito-fa-3.jpg

A szintetikus biológia ellenzői ez utóbbi momentumot tartják a legaggasztóbbnak a dologban, mivel félő, hogy a támogatóknak kiosztott magvakból kifejlődő növények kikerülnek a természetes ökoszisztémába, és ott a faj vad tagjaival kereszteződnek. Napjainkig egyetlen alkalommal sem fordult elő, hogy egy szintetikus biológiai úton létrehozott organizmust egyszerűen szabadjára engedtek volna a természetben, mondják a szakértők, akik szerint nem tudni, hogy ez milyen hatással lesz az élővilágra.
Felmerülhet persze a kérdés, hogy hol végződik a „mezei” génmódosítás, és hol kezdődik a szintetikus biológia, illetve hogy vajon a világító növények létrehozása melyik kategóriába sorolható. A jelenleg elfogadott definíciók szerint szintetikus biológiai módszerekkel létrehozottnak tekinthető az az élőlény, amely a genetikai módosításoknak köszönhetően új szervekre, rendszerekre, illetve funkciókra tesz szert, míg a hagyományos értelemben vett génmódosítás egyszerűen meglévő szerveket és működéseket tesz még hatékonyabbá.
Ilyen szempontból tehát az újfajta növényfaj valóban a szintetikus biológia eredménye lesz, ha elkészül, hiszen olyan funkcióval bír, amellyel vadon élő társai egyáltalán nem rendelkeznek. A kategorizálás azért nem tekinthető lényegtelennek, mert míg hagyományos génmódosítással létrehozott növények már jelenleg is nagy számban akadnak, bár termesztésük és fogyasztásuk sok szempontból vitatott, a szintetikus biológia termékei még messze nem értek el az elfogadottság ezen mérsékelt szintjére sem. A projekt nyomán kirobbant viták folyományaként már a kutatás résztvevői is óvatosabban fogalmaznak, és inkább hagyományos génmódosításként igyekeznek beállítani az alkalmazandó módszert.
Anthony Evans projektmenedzser szerint a magok postázása nem ütközik törvényi előírásokba, mivel egyrészt gondoskodnak a növények biztonságosságáról, vagyis a világítás képessége nem terjedhet tovább a környezetben, másrészt ha ez esetleg mégis bekövetkezne, a biolumineszcencia képessége nem jelent igazi veszélyt az élővilágra. Ebben valószínűleg igaza lehet, ugyanakkor megint más lenne a helyzet, ha egy másik szintetikus biológiai úton létrehozott organizmus, a bioüzemanyagot előállítani képes baktérium „elszabadulását” latolgatnánk, vélik a projektet kritizáló szakértők. A jelenlegi kezdeményezés valószínűleg tényleg nem jelent túl nagy kockázatot, az viszont erősen megfontolandó, hogy milyen precedenst teremt a jövőre nézve.

vilagito-fa-4.jpg


Interjú az ötletgazdával Anthony Evansszal

Tudósok a legelső genetikailag módosított, sötétben világító növényt az 1980-as években hozták létre, dohánynövénybe juttatott szentjánosbogár génnel. Akkoriban mi volt a céljuk ezzel?
Az első alkalommal azt hiszem, csak egy bemutató projekt volt. De a tudósok már azóta használták, mióta tanulmányozták a gyökér növekedését. Valójában alapvető kutatási célokra használják.
Hagyományosan amit csináltak, hogy a luciferáz (egy világító szervezet enzimje) gént behelyezték együtt egy promóter génnel (közvetlenül a gének előtt elhelyezkedő DNS szakaszok, melyek megmondják a sejtnek, hogy kezdjék el az átírást, az első lépés a proteint termeléséhez), majd hozzáadták a luciferint (vegyianyag, amely fényt állít elő, amikor oxidálódik) manuálisan. Ezek a világító növények még a Nemzetközi Űrállomáson is voltak, így ez egy nagyon jól megalapozott technika.

Az ön világító növény projektjéhez az Arabidopsis thaliana nevű virágzó fajt választotta. Miért pont ezt a növényt?
Azért választottuk ezt a növényt, mert már nagyon alaposan tanulmányozta a tudományos közösség. Ez a növénybiológia gyümölcs muslicája. Az oka, hogy olyan sokat vizsgálták az, hogy minden (virágzó) növény között ennek van a legrövidebb genetikai állománya.

Milyen gént adnak hozzá, hogy létrehozzák a fényt?
A Vibrio fischeri génjeit használjuk. Ez egy tengeri baktérium.

Hogyan teszik mindezt? Végig tudna vezetni a világító növény létrehozásának folyamatán?
A Génállomány Fordító szoftverrel kezdjük. A Génállomány Fordító lehetővé teszi számunkra, hogy génszekvenciákat keressünk, majd azokat módosítsuk egy szép grafkus felhasználói felületen. Arra használjuk a szoftvert, hogy a Vibrio fischeri génjeit megkeressük, és akkor az úgynevezett kódolást és optimalizálást elvégezzük, amely alapvetően szabályozza a szekvenciákat, hogy azok helyett a baktériumok dolgozzanak a növényben. Ezután szintetizáljuk a DNS-t. Van egy "nyomtatás" gomb, ezután "kinyomtatjuk" a DNS-t. Ezután email-ben elküldjük a fájlt egy cégnek, amely elkészíti a DNS-t számunkra. Azt visszaküldik hozzánk, aztán két dolgot teszünk.
Először is beillesztjük a DNS-t egy úgynevezett Agrobaktériumba. Ez a baktérium nagyon okos, rájött, hogyan kell csinálni a géntechnológiát saját magában. A baktérium beilleszti a DNS-t a növény női ivarsejtjébe. Tudunk magokat növeszteni, melyek ezekből a virágokból származnak, és lesz egy DNS-ünk, amit a számítógéppel megterveztünk a növényben. A második dolog amit csinálunk, hogy egy génfegyvert használunk, ami egy berendezés, amely nagy sebességgel tüzel a DNS-re a növény sejtjeiben. Néhányan a sejtek közül elnyelik a DNS-t, és elindítják, hogy kifejezzék azt.

vilagito-fa-2.jpg

A munka végén csinálni fog egy BioCurious-t, egy közösségi biolabort Sunnyville-ben, Kaliforniában, a Szilícium-völgyben. Ez valami olyan lesz, amit az ügyes kezűek otthon a garázsban is tudnak kezelni?
Mint a Kickstarter kampány része, van egy készlet, melynek segítségével előállíthatók ezek a növények. A nehéz része a szekvenciák megtervezése, de ha egyszer valaki kitalálta őket, akkor csak követni kell a receptet.

Mindent egybevetve van 8433 Kickstarter támogató 484 ezer dollár felajánlással. Meglepte ez a reakció?
A célunk 65 ezer dollár volt, ezért nagyszerű, hogy ennyit kaptunk. A Kickstarterrel sosem tudhatjuk. Tudtuk, hogy valami érdekessel rendelkezünk, mert mindenki erről akart beszélni. De azt nem tudtuk, hogy ilyen nagy összeget kapunk.

Mennyire reális azt gondolni, hogy egy napon világító fák sorakoznak az utcákon lámpák helyett?
Úgy gondolom, hogy ez életképes gondolat, de egy határozottan hosszútávú cél. A nagy kihívás a fákkal kapcsolatban, hogy a fák növekedése hosszú időt vesz igénybe. A fákkal és a különböző promóter génekkel való kísérletek is sok időbe telnek. Valóban szükségünk néhány különféle technológiára, hogy ezt elérjük. Az egyik a jobb szimulációs technológia lenne, amivel a génszekvenciákat szimulálhatjuk a számítógépen. A második egy bio nyomtató volna, vagy valami hasonló, hogy ki tudjunk nyomtatni egy levelet, és tesztelhetnénk a levél szekvenciáit valósághűen (ahelyett, hogy várnánk a fa teljes felnövésére). Vagy harmadikként lenne mód a fák génterápiával való kezelésére, és a helyszínen tudnánk a DNS-üket megváltoztatni. Még kell egy kis fejlődés ezeken a területeken, mielőtt képesek leszünk arra, hogy ezt megtegyük a kifejlett fákon.

Az előzetes számításokban melyeket végzett az szerepel, hogy egy világító fa 90 négyzetméternyi területre vetne fényt, annyira, mint egy utcai lámpa.
Ez egy nagyon másfajta fényhatás. Ha belegondolunk, napközben a fény az egész égboltról érkezik, nem csak egy bizonyos pontból, mint az izzók esetében, melyek pontszerű fényforrások. A mi világításunk sokkal szórtabb lenne, és úgy gondoljuk, hogy sokkal szebb.

Jelenleg mire fordítanak figyelmet?
Most azon feladatok végrehajtására összpontosítunk, melyet a Kickstarter támogatóinknak megígértünk. Folytatjuk a munkát a labor létrehozásával, a DNS megrendelésével, és a növény (Arabidopsis) átalakításának elkezdésével.

Ön és a kollégái megígérték, hogy küldenek minden támogatónak egy bizonyos adomány felett egy világító növényt. Mire számíthatnak az emberek? Milyen erős lesz a fényük és mennyire lesznek tartósak?
A fény egész estén keresztül látható lesz, de nem lesz szuper fényes. A célunk a sötétben világító festékhez hasonló hatás elérése. Egy sötét szobában kell lenni majd ahhoz, hogy látható legyen a homályos izzás. Onnantól az optimalizáláson és a fényerő jelentős növelésén fogunk dolgozni.

A kampány videóban azt mondta, hogy "a világító növény a jövő jelképe." Hogyan néz ki az ön számára ez a jövő?
Amire utalunk, az egy szintetikus biológiai jövő. Úgy gondoljuk, hogy ez a fajta technológia minél több ember számára lesz elérhető. Szeretnék egy olyan jövőt látni, ahol a tizenévesek és az amatőrök genetikai mérnökök a saját otthonukban, vagy egy közösségi laborban. Szeretnénk a jövőt képviselni, elmondani az embereknek, hogy ez közeleg, és párbeszédet indítani a technológiáról, hogy mit jelent a számunkra.
Ez a technológia gyorsan elfogadottá válik. Ez nagy átalakító hatással lesz, és azt hiszem itt az ideje, hogy az emberek tudomást szerezzenek erről, lehetővé téve azok számára, akik érdeklődést mutatnak a technológia iránt. Sok fantasztikus lehetőség lesz, tehát ha az emberek rápillantanak a projektre, és úgy gondolják, "ezt szeretném csinálni", akkor azt hiszem a válasz az, hogy mindenki képes rá. Csak el kell menni a helyi közösségi laborba, és elkezdeni a tanulást.

Vannak más transzgenikus növények, melyeket létrehoztak és ígéretesnek talál?
Rengeteg ember dolgozik a témában. Ha megnézzük az iGEM (International Genetically Engineered Machine) Alapítvány projektjeit, akkor látható, hogy széles körben folynak a kutatások. A pókselyem nagyon érdekes. Azt hiszem, a srácok újfajta húson is dolgoznak. Van néhány érdekes dolog, ami az algákkal történik a South Bay biolaborban (San Francisco). Olyan algát hoznak létre, melyet energiatermelésre lehet használni. Van sok tennivaló, de nagyon érdekes.

Vannak olyan projektek, melyek miatt aggályai merültek fel?
Jelenleg nincs ilyen. De azt hiszem, hogy előbb-utóbb történni fog néhány ijesztő dolog.

Egyesek aggodalmukat fejezték ki a világító növényeivel kapcsolatban, és a szintetikus növények vadonba történő kikerülése miatt. Mit mondana azoknak, akik ezektől tartanak?
Az embernek már évtizedek óta vannak genetikailag módosított növényei. Mi csak az elmúlt 20 évben megjelent növények nyomdokain járunk. Nem hiszem, hogy valami gyökeresen eltérőt csinálnánk. A különbség ebben a projektben az, hogy ezt az emberek támogatták, és a munka egy közösségi biolaborban folyik, egy szakmai kutatóintézet helyett.
 
forrás: richpoi 2013. július 18.