Les scientifiques affirment avoir créé une « cellule synthétique » capable de manger, de croître et de se diviser d’une manière étonnamment similaire aux cellules vivantes.
L’étude a été soumise à la base de données de prépublication bioRxiv La date du 2 juillet n’a pas encore été revue. Il introduit un nouveau type de cellule artificielle appelée SpudCell, une étape remarquable vers la création de cellules vivantes à partir de zéro. Mais en tant que co-auteur de l’étude Keith AdamalaBiologiste synthétique à l’Université du Minnesota, c’est loin d’être la partie la plus intéressante du métier.
“Je ne crois pas (SpudCell) soit vivant”, a déclaré Adamala à Live Science. Au lieu de cela, il a décrit le système comme étant capable de produire « tous les produits chimiques nécessaires à la civilisation biologique ». L’idée est que SpudCell pourrait devenir une petite usine qui produit des médicaments, des engrais, des plastiques et une foule d’autres composés.
L’annonce de ce travail a suscité une controverse, certains chercheurs suggérant qu’il s’agissait d’une tentative de l’auteur d’attirer l’attention des médias afin de lancer simultanément une organisation à but non lucratif. Biotiqueil vise à collecter des fonds pour développer davantage la plateforme SpudCell. Adamala n’ignore pas les critiques alors qu’il cherche à attirer davantage d’attention et de financements sur son industrie. Selon lui, si les cellules synthétiques pouvaient être perfectionnées, cela pourrait aider les humains à produire des produits chimiques sans dépendre davantage des produits pétroliers.
“Je ressens un sentiment d’urgence incroyablement stressant : si nous n’agissons pas maintenant, nous allons manquer de temps”, a-t-il déclaré. crise climatique. “Nous devons souligner que la bio-ingénierie peut offrir une solution. C’est pourquoi je le fais.”
Cellules synthétiques, de grandes promesses
Adamala et son équipe ont créé un système qui ressemble beaucoup aux cellules vivantes, selon une prépublication. Pour ce faire, ils ont combiné 36 enzymes purifiées, une membrane lipidique et un génome 50 fois plus petit que la cellule bactérienne moyenne. En mélangeant ces éléments artificiels pour créer des cellules capables de se nourrir, de croître et de se diviser, les scientifiques ont créé un cycle cellulaire complet dans une boîte de Pétri.
“Nous avons créé un système semblable à une cellule qui est complètement défini chimiquement, il n’y a donc aucun élément de base inconnu à l’intérieur”, a déclaré Adamala. “Il a la capacité de faire des choses que jusqu’à présent les gens pensaient que seules les cellules vivantes naturelles pouvaient faire.” Ils appellent le système « SpudCell » car il ressemble à une pomme de terre. Cela a été rapporté par le New York Times. Le nom est aussi un clin d’œil au satellite Spoutnik. Selon CNN.
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Le concept de recréer le cycle cellulaire dans une assiette pas tout neuf. Institut J.Craig Venter Article “cellule minimale” 2016 Ils ont flirté avec le concept en supprimant autant de gènes que possible de la bactérie, laissant le plus petit nombre de cellules capables de se répliquer. Cependant, la nouvelle étude est la première fois que les scientifiques utilisent une approche « ascendante » pour nourrir, croître et diviser.
Ce travail a été qualifié de « grand progrès ». Mauro RinaldiLe professeur de biotechnologie et de biochimie de l’Université de Hull, au Royaume-Uni, n’a pas participé à ces travaux. “Cela fait bouger l’aiguille parce que l’une des principales choses que font les cellules est la division.”
Mais il y a une mise en garde importante. D’une part, les cellules ne peuvent pas générer leur propre énergie comme nos cellules le font avec les mitochondries. Ils dépendent également de graisses, de sucres et d’enzymes fournis de manière externe. Les cellules ne peuvent pas fabriquer leurs propres ribosomes, mécanisme qui convertit les instructions génétiques en unités de travail de la cellule. Cela signifie qu’il dépend de protéines provenant de l’extérieur.
À gauche : Image haute résolution d’un liposome SpudCell avec génome encapsulé et expression de protéines actives. À droite : SpudCell couvre l’intégralité du génome. L’ADN génomique et les membranes cellulaires synthétiques ont été colorées avec des colorants fluorescents.
(Crédit image : Orion Venero, Laboratoire Adamala)
Une autre différence est qu’au lieu d’être soigneusement emballé dans des chromosomes, le génome de SpudCell est réparti sur des morceaux d’ADN appelés plasmides. Puisqu’il ne possède pas le cytosquelette utilisé pour diviser précisément l’ADN lors de la division cellulaire, la division de l’ADN de SpudCell en cellules filles peut être quelque peu aléatoire.
“L’interprétation des résultats me laisse avec d’importantes questions techniques sur la nature et la robustesse des résultats”, a-t-il déclaré. Cees Dekkerbiophysicien à l’Université de technologie de Delft, aux Pays-Bas, qui n’a pas participé à ce travail. “(Sa) méthode utilise des astuces d’ingénierie astucieuses pour remplir des fonctions complexes comme la croissance, mais créer des cellules véritablement autonomes qui remplissent toutes ces fonctions sans aide extérieure reste un défi majeur”, a-t-il déclaré.
Dekker fait partie de ces scientifiques qui préfèrent rendre compte de leurs recherches après leur publication dans une revue scientifique. “Si ces conclusions sont solides, les médias feront certainement l’objet d’une grande attention ; si l’examen par les pairs révèle des faiblesses ou des problèmes, alors toute couverture médiatique actuelle est prématurée”, a-t-il déclaré.
Des cellules aux plateformes de production
Adamala considère SpudCell comme une page vierge en matière d’ingénierie. “Nous pensons que si nous fabriquons une cellule à partir de zéro, elle est entièrement réalisable”, a-t-il déclaré.
Les cellules sont utilisées depuis longtemps pour produire des produits chimiques destinés à la consommation humaine. Des millions de personnes utiliser de l’insuline synthétique d’origine bactérienne et des cellules de levure, par ex. Mais les cellules résistent à la production de produits chimiques qui pourraient leur nuire et, au cours de leur évolution, elles ont développé des systèmes pour empêcher que cela ne se produise. Adamala et ses collègues pensent qu’un système de type SpudCell peut surmonter ces barrières naturelles.
Une telle plateforme pourrait être utile pour le développement de médicaments de nouvelle génération, tels que des médicaments à base d’ARNm ou de peptides. Ces médicaments utilisent des éléments de base moléculaires qui sont chimiquement ajustés pour rendre des molécules telles que des acides aminés ou des nucléotides plus stables ou plus difficiles à décomposer pour le corps. SpudCell pourrait être conçu par des scientifiques pour produire directement ces composants modifiés, plutôt que de les synthétiser dans des laboratoires de chimie traditionnels. L’équipe estime que cela pourrait raccourcir le temps de développement et réduire les coûts.
Adamala et ses collègues envisagent des cellules utilisant le même laboratoires facilement transportables. Ils peuvent être séchés, transportés, stockés sans réfrigération, puis activés sur place pour fabriquer des produits chimiques, des vaccins ou des protéines quand et où ils sont nécessaires.
Mais il y a un long chemin à parcourir. Actuellement, SpudCell n’est qu’une preuve de principe et de nombreux obstacles doivent être surmontés avant de devenir une plateforme de production.
“(SpudCell) n’est pas une plate-forme d’ingénierie qui vous fournira un produit utile, mais c’est une première étape”, a déclaré Adamala. “Il faudra peut-être au moins quelques décennies avant que nous puissions atteindre le point où nous pouvons remplacer tous les produits pétrochimiques par la biologie, mais je crois que c’est possible.”
Adamala espère que l’organisation à but non lucratif Biotics aidera à canaliser les dons des philanthropes directement vers la recherche. “Biotics est l’agence de financement qui finance ce travail à l’échelle mondiale”, a-t-il déclaré.
Même si la technologie est prometteuse, « elle doit être évaluée par des pairs », a déclaré Rinaldi. “J’espère qu’il y aura beaucoup de buzz et que certains des termes qu’ils utilisent disparaîtront après quelques années.”