קרייג ונטר יוצר גנום סינתטי ומחדירו לתוך בקטריה טבעית

קרייג ונטר יוצר גנום סינתטי ומחדירו לתוך בקטריה טבעית

 כבר 15 שנה שקרייג ונטר חולם לבנות גנום מכלום, מאפס ולהשתמש בו כדי ליצור חיים, יצירת חיים כמו פרנקשטיין היא חלום ישן נושן. בסוף 2007 ונטר וקבוצתו הכריזו שהם יצרו גנום בקטריאלי מאפס, ובכך הם נעו צעד אחד קדימה ליצירת צורות חיים סינטתיות – תאים חיים שמתוכננים ובנויים על ידי בני אדם לבצע מטלות נרחבות החל מיצור ביודלקים ועד בידוד של פחמן דו-חמצני. אתמול ונטר הודיע שהוא הצליח. ונטר וקבוצתו בנו גנום מלאכותי של בקטריה אחת M. mycoides על ידי זה שהם חברו יחד גדילי דנ”א קצרים יותר, כל אחד בעל אלף אותיות. הם אז העבירו את הגנום, שאותו הם הרכיבו בצורה מלאכותית לתוך קליפת בקטריה אחרת: M. capricolum – לא לפני שהם הוציאו החוצה את הדנ”א שלה. הגנום שהושתל בתוך הבקטריה הזו הניע את התא המארח והשתלט על המיכון הביולוגי של הבקטריה המארחת. לאחר 30 התחלקויות תאיות, היו מיליארדי בקטריות סינתטיות בצלחות המעבדה – כאשר כולן ביצעו רק את ההוראות שקשורות עם המולקולות של M. mycoides. ונטר סיפר שהוא יצר את הגנום מארבעה בקבוקים של כימיקאלים. הוא שם את הגנום הסינתטי אל תוך התא, לא לפני שהוא תכנן אותו במחשב. הכל נעשה כמובן במעבדה.

קונים דנ”א מספקים כמו שמזמינים פיצה מפיצריה

סייאנטיפיק אמריקן סיפר בתחילת שנת 2008 על קבוצה מהמכון של ונטר. אלה דווחו בגרסת האונליין של סייאנס שהם הצליחו להרכיב את הגנים של הבקטריה בעלת מספר הגנים הקטן ביותר ה- Mycoplasma genitalium. זוהי הבקטריה הקטנה ביותר החופשית שניתן לגדלה במעבדה והיא זיהום נפוץ בדרכי השתן. 582,970 צמדי הבסיסים של גנום הבקטריה הוא המבנה הכימי הגדול ביותר שסונתז באותה התקופה והוגדר במעבדה. זו הייתה הפעם הראשונה שגנום בגודל של בקטריה סונתז מבחינה כימית, כך שהוא פי 20 ארוך יותר מכל מולקולת דנ”א שסונתזה מקודם.

כיצד סונתז הגנום באותה תקופה? הקבוצה, בראשות זוכה פרס הנובל המילטון סמיט, הזמינה בקיץ 2007 גדילים קצרים באורך של 1000 יחידות של קוד גנטי מחברת בלו הרון האמריקאית ומחברות גרמניות מסחריות – חברות שהן מומחיות לסינתזת דנ”א ופיתוח טכניקה לאיחוי האורכים הקצרים יותר לגנום שלם. הזמנת דנ”א מספקים מסחריים כבר אז נהפכה לעניין קל בדיוק כמו הזמנת פיצה מהפיצרייה השכונתית. דברו באותה תקופה בעיתוני המדע, שבעתיד ניתן אפילו יהיה להזמין קטעי דנ”א גדולים יותר, עבור שמרים, חיות ואולי כאלה של בני אדם…

אחר כך החוקרים איחו אותם יחד לגדילים ארוכים יותר ויותר תוך שהם השתמשו בטכניקות הלקוחות מהביולוגיה המולקולארית הסטנדרטית. כדי לאחות את קטעי הדנ”א הגדולים ביותר, הקבוצה של ונטר הכניסה אותם לתאי שמרים ועשתה שימוש בתהליך שקרוי “רקומבינציה הומולוגית”, שבה משתמשים השמרים כדי לתקן הרס בדנ”א.

קודם, ונטר וקבוצתו המירו בקיץ 2007 סוג בקטריה אחת לאחרת באמצעות השתלת דנ”א. הם בכך שינו את הזהות של הבקטריה על ידי זה שהם גרמו לאימפרגנציה שלה עם קוד גנטי של בקטריה אחרת. אחר כך, התוצר הסופי של הניסוי היה שקול לקוד הגנטי הטבעי שמופיע בבקטריה M. genitalium. אולם עם שני שינויים קלים: המדענים השתיקו את הגן שאפשר לבקטריה להדביק תאים אנושיים והם הוסיפו כמה סימני הכר כדי שיוכלו להבדיל בין הגנום הסינתטי וזה הטבעי: פסים קצרים של חתימת קוד גנטי שמזהה שהמוצר הוא “תוצרת אנושית” ולא Made by God… בזה תם ונשלם

בנית הגנום הסינתטי הבקטריאלי.

הצעד הסופי שונטר שאף אליו הוא הכנסת הגנום הסינתטי הזה אל תוך תא ובכך החייאתו. ונטר החל לעבוד על כך בניסויים מאז 2008. בשנה שעברה ארעה פריצת הדרך כאשר הצוות של ונטר החליף בקטריה לזו שגדלה במהירות ה- M. mycoides. השבוע הוא סוף כל סוף פרסם מאמר בגרסת האונליין של סייאנס בו הוא כותב שהוא וקבוצתו הצליחו להעביר את הגנום הסינתטי הבקטריאלי לתוך בקטריה חדשה ותוך כדי כך להחיותו שם. שם בבקטריה החדשה הגנום הסינתטי של ונטר החליף את הדנ”א הטבעי. התא המיקרוביאלי שהיה מונע על ידי הגנום הסינתטי של ונטר החל להשתכפל ולייצר קבוצה חדשה של חלבונים.

ביולוגיה סינתטית: בעד ונגד

ונטר שייך לקבוצה מצומצמת של מדענים שעוסקים בתחום של ביולוגיה סינתטית. תחום שכל מטרתו הוא תכנון ובנית דברים חיים מחומרים גולמיים של החיים, כימיקלים אורגניים וקודים גנטיים. ביולוגים סינתטיים מתכננים רצפים גנטיים, שאותם אלוהים, או אם תרצו הטבע, מעולם לא חלם עליהם. הרעיון ליצור ולברוא תפקודים חדשים עבור יצורים חדשים, מיקרובים, פרי יצירתם של בני אדם טומן בחובו עתיד ורוד ושחור נוסח המעבדה של פרקנשטיין. יצורים אלה מייצרים ביודלקים זולים, מסלקים מזהמים ודלק שנשפך לימים. ובכלל אולי בקטריות שיכולות לייצר תרופות או כאלה שפולשות והורסות תאים סרטניים – יכולות באמת לסייע לאנושות. תחשבו על זה שיתכן ותהיינה ספריות של בקטריות – מעין מוסך של חלפי דנ”א. ניתן יהיה להשתיל אותם בתוך בקטריות כדי ליצור מכונות מתוכנתות חיות. ישנם דברים שאותם גם מיליארדי שנות אבולוציה ואף דרווין עצמו לא הצליחו לתכנן ולחשוב עליהם. ואילו  כמה שנות מחקר מעבדתי יכולים להזניק ולהציל בני אדם רבים על כדור הארץ. תמיד ישנו מקום לשיפור ושיפוץ. ניטול בקטריה והיא תעכל מה שנרצה, תייצר תרופה נגד מחלות חשוכות מרפא בכמויות הרצויות והאפשרויות הן אינסופיות וכמוהן גם הפיתוחים שהם כנראה עידן או שניים ויותר רחוקים מהפיתוח הסינתטי של ונטר.

בטכנולוגית הביולוגיה הסינתטית גלום גם פוטנציאל הרסני. היא עלולה ליפול לידיהם של טרוריסטים: ניתן יהיה בעתיד להנדס בקטריות כך שיפלטו רעל קטלני או וירוס שפעת, שלו עמידות בפני חיסונים ותרופות אנטי ויראליות. לכן כבר באוקטובר 2008 המכון של ונטר וה-MIT כתבו דו”ח מיוחד וחוקרים בתחום הביולוגיה הסינתטית פרסמו מאמרים בכתבי עת מדעיים בסוגיית השימושים השליליים בתגליות והממצאים של הביולוגיה הסינתטית.

חברות שמייצרות בקטריות שהן מתוקנות מבחינה גנטית יכולות ליצור סוג מסוים של הטבעת סימן של דנ”א על הבקטריה “כל הזכויות שמורות כאן לד”ר גלי וינשטיין” ואז לא תהיה גנבת יוצרים או בכלל גנבה של המוצרים הנגועים בבקטריות הנ”ל…

האם מדובר בבקטריה סינתטית או ביצור חי?

ונטר יצר גנום מלאכותי בבקטריה אחת. לאחר מכן הוא הוציא את הגנום של בקטריה שניה והחליפו בגנום שאותו יצר בבקטריה הראשונה. הגנום שהושתל בבקטריה השניה התחיל להפעיל את המיכון הביולוגי שלה והתאים התחלקו.  לכן הבקטריה השניה היא לא יותר מאשר אורגניזם טבעי בעל גנום סינתטי. אבל לא מדובר בבקטריה סינתטית, או באורגניזם סינתטי. וחשוב להבחין בהגדרות אלה. לכל מי שחושש מיצירת פרנקנשטיין…

כמובן שגנום סינתטי כזה יכול לספק רווחים עסקיים לחברות עסקיות. התחום משלב כימיה – מסנטז כימי, מדעי המחשב, תכנון במחשב של הגנום, ביולוגיה מולקולארית, גנטיקה וביולוגיה תאית כדי להרבות חיים מתועשים בבקטריות שיכולות לפלוט דלקים, חיסונים או תוצרים כימיקאליים בהזמנה. הבקטריה הספיציפית שבה השתמש ונטר לא מתאימה ליצירת ביודלקים. אבל ונטר אמר כבר שהוא יעבור לאורגניזמים אחרים וישכלל את תגליתו. ונטר רוצה ליצור גנום שלם של אצות כדי ליצור אורגניזם מאוד פרודוקטיבי ליצירת ביודלקים.

הגנום עצמו הוא כמובן המצאה אנושית וניתן אפילו לרשום עליו פטנט – אם כי יתכנו בעיות אתיות בעת רישום הפטנט. הכנסייה וארגוני הירוקים לא במיוחד מרוצים מהגנום הסינתטי. ארגון ירוק אחד כבר הודיע שעל ד”ר ונטר לחדול מכל פעילות נוספת עד אשר יקבעו כללים ברורים בנושא יצירת התא הסינתטי. הבעיות האתיות לא מסתיימות כאן. ההודעה של ונטר עוררה כבר הדים בקרב אנשים שחושבים שיצירת התא המלאכותי הראשון של ונטר פירושה יצירת צורת חיים חדשה או סינתטית. כלומר, הם סבורים שונטר יצר צורת חיים ביולוגית חדשה. וזה הרי לא נכון בעליל. כל מה שונטר עשה זה, הוא העתיק דנ”א אחד מסוג בקטריה אחת והכניסו לבקטריה אחרת. הבקטריה השניה יצרה כתוצאה חלבונים בתא המלאכותי כתוצאה מהדנ”א שהוכנס אליה. אבל סוג הבקטריה עצמו לא השתנה. ולכן לא מדובר ביצירת חיים חדשים. לא נוצרה כאן צורת חיים חדשה. ונטר יצר אורגניזם בעל גנום סינטתי. הוא לא יצר חיים מאפס, אלא יצר גנום בתוך חיים קיימים ובתוך סוג בקטריה קיים. במובן זה לא מדובר בבריאה, ששמורה כמובן לאלוהים או לטבע…

הוותיקן והכנסייה הקתולית מגיבים ליצירת התא הסינתטי הראשון:  ישנו בורא אחד, אלוהים

אמש הוותיקן ברומא שחרר הודעה. הוותיקן הגיב מייד ליצירת התא המלאכותי הראשון בארה”ב. גורמים רשמיים בכנסייה הקתולית אמרו ביום שישי, התא הסינתטי הראשון שנוצר יכול להיות התפתחות חיובית אם משתמשים בו בצורה נכונה, אבל הם הזהירו את המדענים שרק אלוהים יכול ליצור חיים.

גורמים רשמיים בוותיקן באיטליה ובכנסיה האיטלקית היו זהירים ביותר בתגובתם הראשונית להכרזה אמש מארה”ב אודות התא החי הראשון שמכיל דנ”א תוצרת אנושית. הם הזהירו את המדענים מפני האחריות האתית שיש להתקדמות מדעית כזו והתריעו מפני האופן שבו החידוש ייושם בעתיד – דבר שלדבריהם יהיה מכריע.

“זוהי תגלית מדעית אדירה. עתה עלינו להבין כיצד היא תיושם בעתיד”, אמר האחראי לביו-אתיקה בוותיקן, מונסייר רינו פישלה, ראש האקדמיה האפיפיורית של הוותיקן לענייני החיים. “אם נוודא שהיא לטובת כולנו, לסביבה ולאדם שכלול בה, אנו נתמוך באותה החלטה” הוא הוסיף. “אם מאידך, השימוש בתגלית יתגלה כמנוגד לכבוד ולא יעריך את החיים האנושיים, נשנה את החלטתנו”. הוא הוסיף, אין זה הכרחי שהתגלית של תא סינתטי גורמת לסתירה בין המדע לדת. “אנחנו מאוד מתעניינים במדע. אבל אנחנו דואגים מעל לכל למשמעות שצריכה להינתן לחיים”, הוסיף פישלה. “אנחנו רק יכולים להגיע למסקנה שאנחנו זקוקים לאלוהים, מוצא החיים”.

לפי האמונה של הכנסייה הקתולית אלוהים העניק את החיים האנושיים במתנה, יצר את החיים באופן טבעי באמצעות סיפור הבריאה של אדם וחווה. העיתון של הוותיקן, כינה את התא הסינתטי “תוצאה מעניינת”, אבל הדגיש ש”עליו לסור לכללים, כמו הדברים שנוגעים בלב החיים”. בנוסף נאמר, שהנדסה גנטית יכולה להועיל אבל היא נוגעת ב”תחום מאוד רגיש”. נאמר, ש”זה הכל אודות שילוב של אומץ וזהירות”.

בכל זאת קרדינל איטלקי אחר רואה בתגלית “סימן נוסף לאינטליגנציה, מתנה של אלוהים שבאמצעותה ניתן להבין את הבריאה וניתן לשלוט בה טוב יותר”. לעומתו, גורם רשמי אחר מהכנסיה, הבישוף דומניקו מוגברו, הביע חשש שהמדענים עשויים להתפתות לשחק באלוהים. “להתחזות לאלוהים ולחקות את עוצמת יצירתו וזהו סיכון עצום שעלול להפיל את האדם לברבריות”. המדענים “אף פעם לא צריכים לשכוח שישנו רק בורא אחד: אלוהים”. והוא הוסיף, “בידיים הלא נכונות, ההתפתחות של היום יכולה להוביל מחר לקפיצה הרת אסון בחשכה”.

ונשאלת כמובן השאלה מה תהיה התגובה של הרבנים אצלנו?…

ראו: SCIENCE VOL 328 21 MAY 2010 

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s