BGI: międzynarodowy projekt Sc2.0 zmierza do realizacji celu wytworzenia pierwszego na świecie syntetycznego genomu drożdży

SHENZHEN, Chiny, 10 marca 2017 r. /PRNewswire/ - Zespół naukowców pracujący nad projektem syntetycznego genomu drożdży Sc2.0 ogłosił ukończenie zupełnie nowego opracowania i syntezy pięciu kolejnych chromosomów Saccharomyces cerevisiae: chromosomu II, V, VI, X i XII. Naukowcy przeprowadzili także szeroko zakrojoną, szczegółową analizę szczepu drożdży i potwierdzili, że fenotyp syntetycznego szczepu odpowiada szczepowi występującemu w naturze. Zespół badawczy instytutu BGI, jednego z członków projektu z Chin, przewodził ukończonemu procesowi opracowania i syntezy chromosomu II o długości 770 kpz oraz doprowadził do transformacji chromosomu w komórkę drożdży, co z kolei pozwoliło na wytworzenie szczepu syntetycznego tożsamego ze szczepem naturalnym pod względem żywotności. Osiągnięcie zostało opublikowane na łamach i wyróżnione na okładce specjalnego numeru magazynu „Science" z dnia 9 marca.

Po przełomowym sukcesie syntezy genomu mikoplazmy w 2010 roku projekt Sc2.0 jest kolejnym przykładem wybitnych projektów z zakresu badań nad sztuczną genomiką. W ramach projektu Sc2.0 współpracują ze sobą wiodące laboratoria badawcze poświęcone pracy nad szczepami drożdży z USA, Wielkiej Brytanii, Chin, Francji, Singapuru i Australii. Ambitnym celem przyświecającym tej inicjatywie jest wyprodukowanie pierwszego syntetycznego genomu drożdży (16 chromosomów, około 14 mbp) do 2018 roku. Korzystając z wsparcia chińskiego krajowego programu badań i rozwoju zaawansowanych technologii, zwanego programem 863, chińscy naukowcy wnieśli kluczowy wkład w projekt. Naukowcy wywodzą się z trzech wiodących chińskich instytucji: BGI, Uniwersytet z Tianjin oraz Uniwersytet Tsinghua. Inicjator i kierownik projektu Sc2.0 profesor Jef D. Boeke przyznaje, że „praca z chińskimi kolegami z BGI, Tianjin i Tsinghua przyniosła prawdziwe zmiany w rozległym i kompleksowym projekcie Sc2.0 poprzez niesamowity zakres zasobów pod postacią grantów, nowoczesnych centrów badawczych i przede wszystkim kapitału ludzkiego w formie jednych z najbardziej innowacyjnych naukowców".

Instytut BGI, należący do chińskiego zespołu, poprowadził całkowite opracowanie i syntezę chromosomu II (770 kpz). Powstały w ten sposób szczep cechuje się żywotnością podobną do szczepów występujących w środowisku naturalnym. Zespół BGI zastosował podejście „trans-omiczne" do identyfikacji korelacji genotypu i fenotypu szczepu drożdży syntetycznych na poziomie fenotypu, genomiki, transkryptomiki, proteomiki i metabolomiki. "Projekt Sc2.0 nie tylko wspiera szybki rozwój technologii, ale także daje nam możliwości współpracy z wiodącymi na świecie zespołami przy wspólnym opracowywaniu technologii syntezy genomów. Teraz lepiej rozumiemy modelowe komórki drożdży, co pozwoli nam z kolei na wypracowanie zastosowań produkcyjnych" - komentuje Yue Shen, główny autor artykułu synll i dyrektor platform syntezy i edycji genomu w Narodowym Chińskim Banku Genów.

Zespół współpracował także z Uniwersytetem w Edynburgu w zakresie testowania funkcji fizjologicznych, włączywszy replikację i podział komórek. Jak wskazują wyniki, sztuczny genom S. cerevisiae cechuje się wysoką modyfikalnością i elastycznością umożliwiającą dodawanie i usuwanie elementów DNA. Sukces w odtworzeniu eukariotycznego genomu S. cerevisiae to kolejny kamień milowy, po ukończeniu syntezy genomu prokariotycznego, na drodze do stworzenia sztucznego życia.

Współpracujący autor artykułu synll i kierownik zespołu z Uniwersytetu w Edynburgu dr Yizhi Cai dodaje, że „jest to prawdziwym przełomem w syntetycznej biologii i biotechnologii, który wskazuje na osiągniętą przez nas doskonałość w inżynierii biologicznej na poziomie chromosomów, co byłoby niemożliwe bez współpracy między naszymi międzynarodowymi zespołami Sc2.0 i już wyglądam dalszej pracy z fantastycznym zespołem nad opracowaniem całego sztucznego genomu drożdży w najbliższych latach".

W 2014 roku dokonano syntezy 16 pierwszych chromosomów (synlll), co było ważnym krokiem. Podjęcie kolejnego kroku wymagało współpracy międzynarodowej w zakresie syntezy pozostałych 15 chromosomów koniecznych do wytworzenia pierwszego w pełni syntetycznego genomu drożdży.

Międzynarodowy projekt Sc2.0 właśnie dokonał przełomowego odkrycia w tej kwestii. Zespół Sc2.0 i współpracujący w jego ramach naukowcy są przekonani, że przez wytworzenie genomu S. cerevisiae mogą lepiej zrozumieć mechanizmy biologiczne i reakcje organizmów, a także ich zdolności adaptacyjne i proces ewolucji w różnych środowiskach. Naukowcy wierzą, że wyniki badań projektu Sc2.0 pomogą w rozwiązaniu wielkich wyzwań związanych ze zdrowiem, żywnością, energią i środowiskiem.

Przełom jest źródłem inspiracji dla międzynarodowych zespołów. Jest on kolejnym dowodem na siłę współpracy ponad granicami nad dużymi projektami naukowymi, które wymagają integracji zasobów i specjalizacji koniecznej do osiągnięcia tego, co niemożliwe. Jak podsumowuje autor korespondujący artykułu synll, współzałożyciel i przewodniczący instytutu BGI prof. Huanming Yang „przełomowe osiągnięcia w ramach tego projektu w ostatnich latach podkreślają wagę współpracy międzynarodowej w świecie naukowym; projekt daje naszemu młodemu zespołowi wielką, niepowtarzalną szansę na rozwój i przyjęcie wizji rozwoju na tym polu oraz nasiąknięcie duchem międzynarodowej współpracy."

Źródło: BGI