A múlt heti DNA Science bejegyzésem felháborodást keltett, mert azt sugalltam, hogy egyesek szerint az élet a fogantatástól eltérő időpontban kezdődik. Az e heti poszt ezt a témát folytatja azzal, hogy egy kutató hogyan teremtette meg az életet. De nem akármilyen kutató – J. Craig Venter, a Synthetic Genomics Inc (SGI) jelenlegi vezetője.
Egy nagyszerű olvasmány
Általában nem olvasok könyveket a DNS-ről, mert könyveket írok a DNS-ről. De amikor felajánlották Dr. Venter új könyvét, az Élet a fény sebességével címűt (Viking; megjelenés: október 17.), nem tudtam ellenállni. Dr. Venter legújabb munkája nem csak egy újabb történet a genomszekvenálásról, hanem a szintetikus biológiával foglalkozik – egy egyszerű genom kémiai úton történő létrehozásával, majd átültetésével egy befogadó sejtbe, amelynek saját genomja nincs meg. Az élet megteremtése, valamint a különböző környezetekből való mintavételezés és a genomok trollkodása – a metagenomika – az, amivel az emberi genomprojekt napjai óta foglalkozik.
Megrohamoztam a könyvet, és minden olyan történelmi anekdota vagy elbeszélt kísérlet láttán, amely egy élő sejt genetikai központjának reprodukálására való képességre épült, visszapillantottam az egyetemre. Venter izgatottsága kézzelfogható, ha egy kicsit Kirk kapitányra emlékeztet is: “Most már készen álltunk arra, hogy megpróbáljuk megtenni azt, amit eddig még senki sem tett meg: létrehozni egy teljes bakteriális szintetikus genomot, és megpróbálni előállítani az első szintetikus sejtet.”
A Mycoplasma genitalium apró genomja, a szabadon élő organizmusok legkisebb, mindössze 582 970 bázissal rendelkező genomja inspirálta az első szintetikus genomot. Az első szintetikus genom által vezérelt sejt létrehozásának története nem egy zseniális, nem vagyunk mi zseniálisak elbeszélés, mert Venter a zsákutcákat és kudarcokat a nehezen kivívott sikerekkel vegyíti.
Egy példa erre: a Deinococcus radiodurans felhasználása a genom összerakásának modelljeként, mert ez a baktérium éppen ezt teszi, miután a sugárzás darabokra tépi a genomját. Kiváló javítórendszert használ, és kényelmesen rendelkezik a genomjának extra másolataival. Segítségképpen Venter és csapata a Genomikai Kutatóintézetben (TIGR) 1999-ben szekvenálta a szervezet genomját “Briliáns!”. Gondoltam. De aztán Venter azt írta: “Hatalmas erőfeszítések után kénytelenek voltunk feladni. Zsákutcába jutottunk, és új stratégiára volt szükségünk”. A csapat végül a Saccharomyces cerevisiae élesztőt használta fel a szintetikus genom tesztelésére.
Először egy szintetikus kromoszómát készítettek, amelyet Mycoplasma genitalium JCVI-1.0-nak neveztek el. A végső kísérletek során a szintetikus genomot különböző Mycoplasma-fajokba küldték, egyik fajt másikká változtatva. Közvetlenül a vége felé történt egy újabb hiba: egy egybázisú deléció, amely felborította a hárombázisú olvasási keretet, és halandzsa genomot hozott létre. De a hiba kijavítása működött. A kutatók még a nevüket is bevarrták az újraalkotott genomba az ábécé betűinek megfelelő DNS-hármasokból álló lexikon segítségével, amelyet “vízjelként” használtak, hogy megkülönböztessék a szintetikus életet a régitől.
A Science 2010. május 20-i online kiadásában jelent meg az első szintetikus genom által vezérelt sejt születésének bejelentése: Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome. A neve: Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0.
A könyv első harmada a szintetikus élet létrehozásához vezető felfedezéseket és találmányokat örökíti meg, míg a középső harmad – az átlagolvasó számára néha kissé túl részletesen – magát a létrehozást írja le. Az utolsó harmad a reakciókat és a következményeket vizsgálja.
Venter készségesen elismeri a szkeptikusokat – én is köztük voltam -, akik szerint az élet létrehozása azt jelenti, hogy hagyjuk, hogy a genom alakítsa a sejtet maga körül, nem pedig azt, hogy elfoglaljon egy már létezőt, mint egy remeterák egy elhagyott páncélban. De még egy sejt bérlése is ijesztő, ahelyett, hogy saját sejtet építenénk, mert ez megkerüli a természetes szelekció korlátait. “A szintetikus biológia megszabadítja az élet tervezését az evolúció béklyóitól” – írja Venter. A nyelvezet az antropomorfizmus felé hajlik, ami hajlamos megtörténni, amikor az evolúció csodáját próbáljuk megragadni. De a sejtek nem “működtek együtt” a többsejtű szervezetek létrehozásában. Az evolúció a túlélő fenotípusok szelekciós nyomáson alapuló, esetleg mutációval finomított és genetikai sodródás által megváltoztatott hullámzása. Nem akaratlagos törekvés.
A jó tudományhoz hasonlóan az Élet a fény sebességével több kérdést vet fel, mint amennyit megválaszol. Eleget tudunk-e ahhoz, hogy a szintetikus élet technológiájával olyan sejteket hozzunk létre, amelyek javíthatnak a világon? Lehet, hogy az egyik feltalálónak a javulásról alkotott elképzelése egy másiknak a fegyverévé válik? Milyen beláthatatlan következményei lehetnek a természetben nem látható génkombinációk létrehozásának? Képes-e a szintetikus életközösség felügyelni önmagát, és elhárítani azt, amit Thom Kaufman, az egyetemi mentorom “háromfejű lila szörnyek”-nek nevezett 1978 körül, amikor a rekombináns DNS-technológia úttörői a ma is létező elszigetelési eljárásokat alakították ki.
Venter érinti a “kettős felhasználású” fenyegetést, de inkább a boldogabb alkalmazásokra összpontosít: vakcinákra, amelyek megelőzhetnek egy influenzajárványt, az antibiotikumok alternatíváira és új energiaforrásokra a bolygó feltáratlan részeiről és esetleg azon túlról. Ha valaki hasznosítani tudna egy marsi energiaforrást, az ő lenne.
Találkozás Craig Venterrel
Értdekes találkozásom volt Dr. Venterrel. Az embernek bizonyos körökben Darth Vader-szerű híre van, de a vele való röpke kapcsolataim meglehetősen pozitívak voltak.
Karrierem elején, amikor főleg a The Scientist és a Genetic Engineering News számára írtam, a CV mindig elérhető volt, hogy idézetet adjon, könnyen elérhető volt telefonon azokban az internet és a géntechnológia előtti időkben.
1999-ben interjút készített velem, egy rövid írói feladatra – egy atlaszt akart készíteni a normális, betegségektől mentes tulajdonságokról, csakhogy a genomot még nem szekvenálták. Amikor találkoztam vele a Celera Genomics egyik folyosóján sétálva, kicsit úgy éreztem magam, mint Dorothy, aki Óz, a nagy és hatalmas varázslóhoz közeledik, de ő egyáltalán nem ilyen volt. Perceken belül befejeztük egymás mondatait.
Egy évvel később, 2000 telének közepén, egy rejtélyes feladattal szembesültem. A humángenetikai tankönyvem negyedik kiadása júliusban kellett volna, hogy megjelenjen, április után már nem tudtam volna tovább szerkeszteni, és tudtam, hogy az emberi genomot szekvenáló két csapat a célvonal felé száguld. Ki lesz az első? Mikor? És ami a legfontosabb, elkészül-e az őszre, amikor a könyvem a diákok kezébe kerülne?
A kormány emberei nem válaszoltak a hívásaimra. A CV e-mailben közölte, hogy nem tudja megmondani. Tudtam, hogy valami nincs rendben. Így hát, tankönyv-üzemmódban lévén, küldtem neki egy tesztkérdést:
Ha egy 2000 júliusában megjelent genetikai könyvben azt írnám, hogy az emberi genomot szekvenálták, akkor ez a) igaz vagy b) hamis lenne. Válaszolt.
Néhány évvel később Dr. Venter tartotta az Amerikai Humángenetikai Társaság éves találkozójának záróelőadását. Nem voltak túl sokan jelen. CV ismertette az Alzheimer-kórra és a szív- és érrendszeri betegségekre vonatkozó kockázati variánsait, és azt is bejelentette, hogy megtudta, hogy kék szeme van, kedveli az esti tevékenységeket és az újdonságkeresést, és hajlamos a kábítószerrel való visszaélésre. “Meg tudok inni két dupla tejeskávét és leöblíteni egy Red Bull-lal, anélkül, hogy ez hatással lenne rám” – tudta meg a genomszekvenciájából is. A DNS-felfedező Jim Watsonéhoz hasonlítva a genomját, Venter így viccelődött: “Valószínűleg a külsőnk alapján nem gyanítanád, de mindketten kopasz, fehér tudósok vagyunk.”
Az egész, az expressz szekvenciacímke-saga során, attól kezdve, hogy az NIH-nál dolgozott, az emberi genom szekvenálásán keresztül, ami a legjobban izgatott Craig Venter hosszú kutatói pályafutásában, az a Mycoplasma genomjának szekvenálása volt, egy olyan lecsupaszított organizmusé, amely talán éppen az élethez szükséges minimális génkészletet tárja fel. A tankönyvemben mindig is szerepelt ez a gondolat. És mivel a Mycoplasma ilyen kicsi, célt szolgáltatott arra az esetre, ha valaki meg akarna próbálni egy élő sejtet létrehozni. És ezt tette Dr. Venter és számos kollégája. És ez ismét keresztezte a karrieremet.
2010. május 20-án részt vettem az Amerikai Gén- és Sejtterápiás Társaság éves találkozójának elnöki szimpóziumán Washingtonban. A kétezer, sokan síró genetikusokkal teli teremben egy 9 éves kisfiú lépett a színpadra – Corey Haas a génterápiának köszönhetően lett képes látni. Az ő történetéről szól a The Forever Fix című könyvem: Gene Therapy and the Boy Who Saved It (St. Martin’s Press, 2012).
Kíváncsi voltam, hogy a génterápiás sajtókonferencián miért volt olyan gyér a részvétel, és miért nem volt látható média a történelmi előadáson. Mert a város túloldalán Craig Venter éppen azt jelentette be, hogy életet teremtett, és ez inspirálta a Creating Life and Curing Blindness című blogbejegyzésemet.
A legmeglepőbb emlékem egy Venter-előadásról a 2001. október 10-15. között Stockholmban megrendezett 4th International Meeting on Single Nucleotide Polymorphisms and Complex Genome Analysis című konferencián volt. A résztvevők száma a szeptember 11-i támadások miatt csökkent. A The Scientist küldött engem, még azokban az időkben, amikor a kiadványok ezt tették. CV nemcsak megjelent, hanem megdöbbentette a gyér számú tömeget, amikor, miután fél órán át beszélt, és megjósolta, hogy az emberi genom szekvenálása egy napon két órát fog igénybe venni, hirtelen elhallgatott.
Craig Venter kényelmetlenül hosszú időre lehajtotta a fejét, miközben a Ground Zero képei villantak fel mögötte. Mondta, végül felnézett, de még mindig nem fordult vissza a képernyőre, sírva: “Ezeket a diákat nekem is nehéz megnéznem, és neked is az kellene, hogy legyen. Én is ott voltam a múlt héten. A törvényszékiek felkérték a Celerát, hogy segítsen a szekvenálásban, hogy a mi nagy áteresztőképességű módszereinkkel segítsünk azonosítani a maradványokat a családok számára. Ezért készítettem ezeket a fotókat.” Újabb hosszú csend. “Soha, de soha nem gondoltam volna, hogy ilyen szinten és ilyen okból kell DNS-törvényszéki vizsgálatot végeznünk.”
Örülök, hogy ma már új oka van rá – felfedezni, hogy mire képes az élet.