Förra veckans inlägg i DNA Science väckte stor uppståndelse eftersom jag antydde att vissa människor kanske tror att livet börjar vid en annan tidpunkt än vid befruktningen. Den här veckans inlägg fortsätter det temat med hur en forskare skapade livet. Men inte vilken forskare som helst – J. Craig Venter, numera chef för Synthetic Genomics Inc (SGI).
En fantastisk läsning
Jag brukar inte läsa böcker om DNA, eftersom jag skriver böcker om DNA. Men när jag erbjöds ett exemplar av Dr. Venters nya bok, Life at the Speed of Light (Viking; utgivning den 17 oktober), kunde jag inte motstå det. Dr Venter berättar inte bara ännu en historia om sekvensering av arvsmassan, utan tar i sin senaste bok upp syntetisk biologi – kemiskt skapande av en enkel arvsmassa, som sedan överförs till en mottaglig cell utan egen arvsmassa. Att skapa liv, plus att ta prover från olika miljöer och leta efter genomer – metagenomik – är vad han har sysslat med sedan den mänskliga genomprojektets dagar.
Jag rusade genom boken och blinkade tillbaka till min skoltid med varje historisk anekdot eller återberättat experiment som byggde på förmågan att återskapa det genetiska huvudkvarteret i en levande cell. Venters entusiasm är påtaglig, även om den påminner lite om kapten Kirk: ”Vi var nu redo att försöka gå dit ingen hade gått tidigare, att skapa ett helt bakteriellt syntetiskt genom och försöka producera den första syntetiska cellen.”
Det pyttesmå genomet hos Mycoplasma genitalium, det minsta av en fritt levande organism med bara 582 970 baser, inspirerade det första syntetiska genomet. Berättelsen om skapandet av den första cellen som drivs av ett syntetiskt genom är inte en ”gee-whiz, aren’t we-brilliant”-berättelse, eftersom Venter varvar blindgångar och misslyckanden med de hårt förvärvade framgångarna.
Ett exempel på detta är att använda Deinococcus radiodurans som en modell för att sy ihop ett genom, för denna bakterie gör just detta efter att strålning har strimlat dess genom till småbitar. Den använder ett utmärkt reparationssystem och har bekvämt nog extra kopior av sitt genom. Venter och hans team vid Institute for Genomic Research (TIGR) hade lyckligtvis sekvenserat organismens genom 1999. tänkte jag. Men sedan skrev Venter: ”Efter en enorm ansträngning var vi tvungna att ge upp. Vi hade hamnat i en återvändsgränd och behövde en ny strategi”. Teamet utnyttjade till slut jästen Saccharomyces cerevisiae för att testa det syntetiska genomet.
Först kom en syntetisk kromosom, döpt till Mycoplasma genitalium JCVI-1.0. I de sista experimenten skickades den syntetiska arvsmassan in i olika Mycoplasma, vilket förändrade en art till en annan. Ett annat glapp inträffade precis i slutet: en borttagning av en bas som kastade omkull den trebasiga läsramen och skapade obegripliga genomer. Men det fungerade att korrigera detta fel. Forskarna har till och med satt in sina namn i det återskapade genomet med hjälp av ett lexikon av DNA-tripletter som motsvarar bokstäver i alfabetet och som används som ”vattenmärken” för att skilja syntetiskt liv från det gamla.
Födelsebeskedet om den första cellen med syntetiskt genom kom i nätupplagan av Science av den 20 maj 2010: Skapandet av en bakteriecell som styrs av ett kemiskt syntetiserat genom. Dess namn: Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0.
Den första tredjedelen av boken fångar upp de upptäckter och uppfinningar som ledde fram till skapandet av syntetiskt liv, medan den mellersta tredjedelen beskriver själva skapandet, ibland lite för detaljerat för den genomsnittlige läsaren. Den sista tredjedelen undersöker reaktioner och återverkningar.
Venter erkänner gärna skeptikerna – jag var en av dem – som hävdar att skapandet av liv innebär att låta genomet forma cellen runt omkring sig, inte ta över en befintlig cell som en eremitkrabba som bosätter sig i ett övergivet skal. Men även att hyra en cell i stället för att bygga en egen är skrämmande, eftersom man då kringgår det naturliga urvalets begränsningar. ”Syntetisk biologi befriar livets utformning från evolutionens bojor”, skriver Venter. Språket svänger mot det antropomorfa, vilket tenderar att hända när man försöker fånga evolutionens underverk. Men cellerna ”samarbetade” inte för att bygga flercelliga organismer. Evolutionen är ett flöde av överlevande fenotyper som bygger på selektivt tryck, kanske justerat av mutationer och förändrat av genetisk drift. Den är inte en avsiktlig strävan.
Som god vetenskap väcker Life at the Speed of Light fler frågor än den besvarar. Vet vi tillräckligt för att använda tekniken för syntetiskt liv för att skapa celler som kan förbättra världen? Kan en uppfinnares idé om förbättring bli en annan uppfinnares vapen? Vilka är de oförutsedda konsekvenserna av att skapa kombinationer av gener som inte förekommer i naturen? Kan samhället för syntetiskt liv övervaka sig självt och avvärja det som min mentor i skolan, Thom Kaufman, kallade ”trippelhuvade lila monster” omkring 1978, en tid då pionjärerna inom rekombinant-DNA-tekniken höll på att införa de inneslutningsrutiner som finns kvar i dag.
Venter berör hotet om ”dubbla användningsområden”, men fokuserar mer på lyckligare tillämpningar: vacciner som skulle kunna förhindra en influensapandemi, alternativ till antibiotika och nya energikällor från outforskade delar av planeten och möjligen även bortom den. Om någon skulle kunna utnyttja en marsiansk energikälla skulle det vara han.
Möte med Craig Venter
Jag har haft några intressanta möten med dr Venter. Mannen har ett Darth Vader-liknande rykte i vissa kretsar, men mina flyktiga kontakter med honom har varit ganska positiva.
Tidigt i min karriär, när jag skrev mest för The Scientist och Genetic Engineering News, var CV alltid tillgänglig för att ge ett citat, lätt att nå på telefon i de där dagarna före Internet och före genomet.
In 1999 intervjuade han mig för ett kortfattat skrivuppdrag – han hade velat skapa en atlas över normala, icke-sjukdomsrelaterade egenskaper, men genomet hade ännu inte sekvenserats. När jag träffade honom, när jag gick i en korridor på Celera Genomics, kände jag mig lite som Dorothy som närmade sig den store och mäktige trollkarlen från Oz, men han var inte alls sådan. Inom några minuter avslutade vi varandras meningar.
Ett år senare, mitt i vintern 2000, stod jag inför en gåta. Den fjärde upplagan av min lärobok i humangenetik skulle publiceras i juli, jag kunde inte göra några ytterligare ändringar efter april, och jag visste att de två grupper som sekvenserade det mänskliga genomet var på väg mot mållinjen. Vem skulle bli först? När? Och viktigast av allt, skulle det vara klart till hösten, när min bok skulle vara i händerna på studenterna?
Regeringsfolket svarade inte på mina samtal. CV mejlade att han inte kunde berätta för mig. Jag visste att något var på gång. Så jag skickade en testfråga till honom:
Om jag i en genetikbok som publiceras i juli 2000 skulle skriva att den mänskliga arvsmassan hade sekvenserats, skulle det då vara a) sant eller b) falskt? Han svarade.
Några år senare höll dr Venter det avslutande talet vid American Society of Human Genetics årsmöte. Det var inte särskilt många som var närvarande. CV beskrev sina riskvarianter för Alzheimers och hjärt- och kärlsjukdomar och meddelade också att han lärt sig att han har blå ögon, en preferens för kvällsaktiviteter och nyhetssökande samt en tendens till missbruk. ”Jag kan dricka två dubbla latte och skölja ner dem med en Red Bull utan att påverkas av det”, fick han också veta genom sin genomsekvens. Venter jämförde sitt genom med DNA-upptäckaren Jim Watsons och skämtade: ”Du skulle förmodligen inte misstänka detta baserat på vårt utseende, men vi är båda flintskalliga, vita vetenskapsmän.”
Det som gjorde mig mest upphetsad i Craig Venters långa forskarkarriär var sekvenseringen av Mycoplasma-genomet, en organism som är så avskalad att den kan avslöja den minimala genuppsättning som krävs för liv. Min lärobok innehöll alltid den idén. Och eftersom Mycoplasma är så liten, ger den ett mål om man vill försöka skapa en levande cell. Och det är vad dr Venter och hans många kollegor gjorde. Och återigen korsade det min karriär.
Den 20 maj 2010 deltog jag i Presidential Symposium of the American Society of Gene and Cell Therapy’s annual meeting i Washington DC. I ett rum fyllt av 2 000 genetiker, varav många grät, gick en nioårig pojke upp på scenen – Corey Haas hade blivit synskadad tack vare genterapi. Hans historia är ämnet för min bok The Forever Fix: Gene Therapy and the Boy Who Saved It (St. Martin’s Press, 2012).
Jag hade undrat varför presskonferensen om genterapi hade varit så dåligt besökt, och inga uppenbara medier vid den historiska presentationen. Eftersom Craig Venter på andra sidan stan meddelade att han hade skapat liv, vilket inspirerade mitt blogginlägg Creating Life and Curing Blindness.
Mitt mest överraskande minne av ett föredrag av Venter var vid 4th International Meeting on Single Nucleotide Polymorphisms and Complex Genome Analysis, som hölls i Stockholm den 10-15 oktober 2001. Deltagarantalet var lågt på grund av de senaste attackerna den 11 september. The Scientist hade skickat mig, på den tiden då publikationer gjorde det. CV inte bara dök upp, utan chockade den glesa publiken när han, efter att ha talat i en halvtimme och förutspått att sekvensering av det mänskliga genomet en dag skulle ta två timmar, plötsligt blev tyst.
Craig Venter sänkte huvudet under en obekvämt lång tid när bilder av Ground Zero visades bakom honom. När han äntligen tittade upp, men fortfarande inte tillbaka på skärmen, sade han med tårar i ögonen: ”Det här är svåra bilder för mig att titta på, och det borde de vara för dig också. Jag var där förra veckan. Rättsmedicinska tjänstemän bad Celera att hjälpa till med sekvenseringen, att använda våra höggenomströmningsmetoder för att hjälpa till att identifiera kvarlevor för familjerna. Så jag tog de här bilderna.” Ännu en lång tystnad. ”Jag trodde aldrig att vi skulle behöva göra DNA-undersökningar på den här nivån och av den här anledningen.”
Jag är glad att han i dag har en ny anledning – att utforska vad livet kan göra.