Les scientifiques ont annoncé avoir pour la première fois créé de toutes pièces des cellules capables de se nourrir, de croître et de se reproduire comme des cellules naturelles. Cette percée en biologie synthétique pourrait ouvrir la voie à une ère d’organismes construits sur mesure. Cela fonctionne comme une machine vivante.
Le biologiste synthétique Keith Adamala, professeur à l’Université du Minnesota, et son équipe ont partiellement construit des cellules à partir de composants chimiques non vivants. Ce travail est un modèle limité et fragile, mais il pourrait être programmé pour aider les scientifiques à mieux comprendre les origines de la vie et contribuer à atténuer certains des plus grands problèmes biologiques de la planète. Les cellules ne sont pas spécifiques – ni végétales ni animales, mais ressemblent davantage à de simples bactéries.
“Je connais la liste complète des cellules, je sais exactement quels produits chimiques et quelles molécules sont présentes à quelles concentrations”, a-t-il déclaré. “C’est entièrement défini, donc nous pouvons le développer.”
Les scientifiques travaillent depuis des décennies à la bio-ingénierie des cellules naturelles pour résoudre les problèmes humains. Un exemple célèbre est la façon d’insérer le gène de l’insuline humaine Les cellules bactériennes d’E. coli produisent de l’insuline et traiter le diabète. Les scientifiques considèrent les cellules synthétiques comme la prochaine frontière ; Celles-ci pourraient conduire au développement de nouveaux traitements contre le cancer, de nouvelles façons de capter le carbone ou de produire des produits chimiques.
Les cellules sont les éléments de base de la vie. mais ils sont loin d’être simples. Corps humain 37 000 milliards de cellules, C’est plus que le nombre d’étoiles dans le ciel, et les scientifiques ne savent toujours pas comment fonctionnent les différents types de cellules ni exactement ce qu’elles contiennent.
La cellule synthétique créée par Adamala et ses collègues n’est pas « une vie créée en laboratoire » mais « une véritable étape sur la voie de cette question », a déclaré le professeur agrégé Yuval Elani. en technologie biochimique à l’Imperial College de Londres et n’a pas été impliqué dans ces travaux.
“Construire des cellules à partir de zéro signifie que nous ne sommes plus liés par les contraintes biologiques naturelles et le bagage évolutif. Cela ouvre la possibilité de concevoir et de programmer des systèmes pour faire des choses que les cellules vivantes ne font pas facilement, voire pas du tout”, explique Elani.
“Je pense que c’est une véritable avancée dans un effort à long terme visant à déterminer si nous pouvons organiser la chimie de manière si convaincante que nous commençons à l’appeler la vie.”
Le domaine de la biologie synthétique est distinct recherche sur les cellules souches les scientifiques reprogramment et manipulent des cellules existantes provenant de ressources biologiques.
Adamala a appelé sa création « SpudCell », en partie pour plaisanter, ne voulant pas porter son nom. C’est aussi une pièce de théâtre sur Spoutnik, le satellite russe qui a lancé l’ère spatiale dans les années 1950.
“Nous espérons inaugurer une véritable ère de la bioéconomie, en créant des technologies qui permettront aux gens de faire de la bio-ingénierie”, a-t-il déclaré.
Adamala et ses collègues ont rendu l’annonce publique mercredi articles scientifiques Bien que SpudCell ait détaillé son fonctionnement, la recherche n’a pas été publiée dans une revue scientifique. Adamala a dit qu’il le soumettrait pour publication cette semaine. Avec deux autres scientifiques, Drew Andy et Jan Jedrissek, et l’entrepreneur en biotechnologie Chris Raggio, Adamala Biotics espère faire progresser le potentiel des cellules synthétiques en les mettant à la disposition d’autres chercheurs.
Une SpudCell, composée de 150 à 200 molécules, se nourrit, grandit et se reproduit pendant environ cinq générations, a déclaré Adamala. C’est beaucoup moins complexe que les cellules biologiques, qui contiennent des millions, voire des milliards, de molécules.
Adamala décrit le SpudCell comme « un organisme incroyablement stupide qui ne fait que manger de temps en temps et fabrique occasionnellement une cellule de fille ». Chaque génération a besoin d’être nourrie et prend environ 12 heures pour se reproduire à 30 degrés Celsius (86 degrés Fahrenheit). En comparaison, E. coli se divise toutes les 30 minutes.
Le génome d’une cellule synthétique est beaucoup plus petit que celui d’une cellule naturelle, soit 90 000 paires de bases. (Le génome d’E. coli mesure 4,6 millions de paires de bases.) Bien que capables de se répliquer comme les cellules naturelles, les cellules synthétiques utilisent un mécanisme différent. Une cellule naturelle utilise un cytosquelette, un cadre structurel qui manque à SpudCell. Une cellule synthétique, quant à elle, produit une protéine qui s’agrège sur la membrane et provoque sa division.
De plus, SpudCell ne peut pas fabriquer ses propres ribosomes, la principale partie de la cellule naturelle qui fabrique les protéines. Au lieu de cela, les ribosomes d’E. coli, fournis par l’alimentation, sont utilisés.
“Ce n’est que le début”, a déclaré Adamala. “C’est le châssis que nous espérons construire, et c’est important car maintenant nous pouvons avoir une idée raisonnable de la façon de construire dessus.”
Elani dit que les cellules synthétiques n’imitent pas exactement les cellules naturelles, mais ce n’est pas le cas manque forcément. “Certains de ces comportements réalistes sont obtenus par des mécanismes qui ne sont pas les mêmes que ceux utilisés en biologie”, a-t-il déclaré dans un courrier électronique. “C’est important car la biologie synthétique n’est pas toujours mimétique. Parfois, elle nous permet de faire les choses différemment, de prendre des raccourcis.”
D’autres scientifiques non impliqués dans l’étude ont décrit le travail comme un progrès passionnant. Elizabeth Strihalski, responsable du National Cellular Engineering Group à l’Institut national américain des normes et de la technologie, a déclaré que SpudCell se situe à cheval entre “une pile chimique et une cellule naturelle”. Il a qualifié la recherche de « importante et impressionnante » et a déclaré qu’elle était « très utile ».
Tom Ellis, professeur d’ingénierie du génome synthétique à l’Imperial College de Londres, a décrit la cellule comme « la plus grande avancée récente dans le domaine des cellules synthétiques ».
“Fabriquer des cellules synthétiques nous aide à comprendre les exigences les plus fondamentales de la vie et comment la vie a évolué à partir de la chimie”, a déclaré Ellis dans un courrier électronique.
Chenli Liu, professeur distingué à l’Institut de technologie avancée de Shenzhen et fondateur du Laboratoire clé d’État chinois de biologie synthétique quantitative, a déclaré que la recherche sur les cellules synthétiques est un domaine très intéressant et en développement rapide, mais qu’il est impossible de donner une opinion objective sur le travail avant qu’il ne soit publié dans une revue scientifique.
Selon les chercheurs, l’une des principales découvertes de leurs travaux est que les cellules synthétiques sont soumises à des forces de sélection, un processus dans lequel certains traits deviennent moins courants. Lorsqu’ils ont introduit des modifications génétiques augmentant la production de la protéine de croissance, les cellules qui la transportent se sont développées et se sont divisées plus rapidement. Cependant, on ne peut pas dire que SpudCell a « évolué » car ce changement a été introduit dans le système plutôt qu’une mutation génétique spontanée.
Andy, professeur agrégé de bio-ingénierie à l’Université de Stanford, a déclaré que les SpudCells ne peuvent pas vraiment être considérées comme de la vie. Andy n’a pas été impliqué dans les recherches d’Adamala mais est co-fondateur de Biotic.
“Nous ne comprenons pas complètement la vie, loin de là. Nous n’avons pas les super pouvoirs de transformer la matière pour créer des choses. Je dirais que Keith a créé la cellule. Je ne pense pas qu’il ait créé la vie”, a déclaré Andy. Les physiciens ne comprennent pas encore pleinement le mystère de la gravité, mais les ingénieurs peuvent construire des ponts.
Actuellement, SpudCell ne présente aucun risque en matière de biosécurité et ne peut pas être utilisé, par exemple, pour produire des armes biologiques, a-t-il déclaré. “Il ne peut se diviser qu’en nourrissant tout, y compris les ribosomes. En dehors de cette situation, il n’a aucune capacité à se reproduire”, a-t-il ajouté.
“Cependant, cela promet-il un avenir où l’on créera davantage de cellules humaines ? Oui. Y a-t-il des problèmes de sûreté et de sécurité en faisant cela ? Oui. Devrions-nous bien les réglementer ? Oui”, a-t-il déclaré.
Adamala et Andy sont capables de construire SpudCell à partir de zéro, afin de pouvoir concevoir la protection et la protection contre les altérations du génome de la cellule, évitant ainsi les risques pour la sécurité si les cellules sont libérées dans l’environnement. De plus, les mauvais acteurs disposent d’un moyen plus simple de créer des agents pathogènes, disent-ils.
Les scientifiques ont également mis en garde à ce sujet peut former des bactéries miroirs – des organismes synthétiques dont la structure moléculaire est à l’opposé de celle trouvée dans la nature. Les molécules des cellules miroir seront remplacées par des images miroir, exposant ainsi les humains, les animaux et les plantes à des risques d’exposition à des agents pathogènes dangereux.
Grâce à Biotic, qui obtiendra une licence sur la technologie de base, Andy et Adamala espèrent que SpudCell fonctionnera comme un système d’exploitation open source et deviendra une norme mondiale commune pour la biologie cellulaire synthétique. Linux.
Lori Zolot, professeur de religion et d’éthique à l’Université de Chicago, a déclaré que la création de Biotics contribuera à résoudre certains des problèmes éthiques qui se posent lors de l’introduction de nouvelles technologies : à qui profite-t-il ? Qui décide de l’utiliser ? Qui met en place le garde-corps ?
“Nous verrons comment il résiste dans sa forme originale et idéaliste”, a déclaré Zolot. “Je l’espère.”
Ellis, de l’Imperial College de Londres, a déclaré qu’un système standard, partageable et open source aiderait les scientifiques à s’appuyer plus rapidement sur les travaux de chacun. “Cependant, je ne suis pas sûr que les travaux présentés dans cet article soient quelque chose que le reste du monde voudra suivre dans cette séquence”, a-t-il déclaré.
“Les cellules synthétiques constituent un objectif commun à de nombreuses équipes à travers le monde, mais la manière dont elles l’abordent et dont elles définissent le succès est très différente.”
Un but, dit Adamala Pour que la technologie de base de SpudCell reste ouverte à tous ceux qui souhaitent y travailler, les universitaires ou les organisations à but non lucratif peuvent l’utiliser gratuitement, a-t-il ajouté. Il y aura des frais de licence pour une utilisation commerciale.
“Pour le moment, SpudCell ne peut rien faire d’utile, il n’est pas assez efficace”, a-t-il déclaré, “et ce qui me passionne, c’est que nous rassemblons une communauté internationale pour accélérer le développement et le rendre viable”.
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