Kunstig dna vækkes til live
It’s alive! For første gang har forskere brugt kunstig dna til at skabe en levende organisme. Næste skridt: specialdesignede superbakterier, som kan redde verden.

Den menneskeskabte bakterie er første skridt på vejen mod at skabe kunstige organismer, som kan rense atmosfæren for CO2, skabe nye lægemidler og producere brint og biobrændsel. (På billedet: Staphylococcus aureus. Foto: Janice Haney Carr)

Hvis man tror på, at der findes en religiøs skaberkraft et sted i universet, så er mennesket godt i gang med at udfordre Gud på hjemmebanen.

Amerikanske forskere har for første gang skabt en levende organisme baseret på et stykke dna, som de selv har bygget, og selvom den simple bakterie ikke er nogen Frankenstein, så er det et stort gennembrud på vejen mod at skabe kunstigt liv.

I fremtiden vil teknikken med specialdesignet dna kunne bruges til at skabe nyttige superbakterier.

"Der er tale om en virkelig skelsættende bedrift," siger professor Steen Rasmussen, som er leder af Center of Fundamental Living Technology ved SDU, der arbejder med at skabe kunstigt liv.

Opskriften på en kunstig celle

Det er den amerikanske professor Craig Venter, som sammen med et hold af forskere har skabt en celle med et kunstigt genom, det vil sige en hundrede procent menneskeskabt arvemasse. Resultatet er netop offentliggjort i tidsskriftet Science.

Opskriften på den kunstige bakterie lyder umiddelbart simpel: Man bygger et kunstigt genom ved at efterligne arvemassen hos en simpel bakteriecelle. Derefter putter man det kunstige dna ind i cellen, som man har renset for sine naturlige gener.

Voila: Et styk kunstig celle, som er levedygtig og i stand til at reproducere sig.

På grænsen af det menneskeligt mulige

Fakta

TO INDGANGSVINKLER

At skabe kunstigt liv - fra bunden eller toppen?

Der findes to forskellige udgangspunkter i arbejdet med at skabe kunstigt liv.

Craig Venter og hans forskerhold kommer fra molekylærbiologien, og de forsøger at skille celler ad og skabe nyt liv ud fra naturens principper. Dette udgangspunkt kan kaldes 'Top Down'

Steen Rasmussen er professor i fysik og centerleder på 'Center of Fundamental Living Technology' ved SDU. Her stjæler man ikke fra naturen, man efterligner den knap nok.

I stedet forsøger man at skabe det mest simple liv overhovedet, baseret på nye kemiske designprocesser. Det kaldes 'Bottom Up'.

Man kan sige, at 'Top Down'-folkene skaber software til celler, mens 'Bottom Up'-folkene bygger hardware op fra bunden.

I praksis var det ikke så ligetil. Processen krævede talrige forsøg og mange kontroller, og det tog Craig Venter og hans kolleger 15 år at skabe den kunstige celle.

Hvis man spørger professor Steen Rasmussen, hvordan det kan være så svært, svarer han med et smil: "Hvorfor er det så svært at flyve til Mars?"

Han uddyber:

"Det kræver en meget dyb forståelse af molekylær biologi, og det kræver beherskelse af mange svære teknikker. De har opnået noget på grænsen af, hvad der er menneskeligt muligt, med den viden og den teknologi vi har til rådighed i dag," siger han.

Ikke en helt syntetisk celle

Men selvom Steen Rasmussen taler begejstret om amerikanernes bedrift, så pointerer han også, at der efter hans mening ikke er tale om en egentlig kunstig bakterie.

For selvom Craig Venters forskerhold nok har konstrueret det kunstige genom, så har de brugt den fysiske beholder fra en almindelig celle.

De har, så at sige, lavet nyt software til cellen, mens cellens hardware er cytoplasma fra en naturlig celle.

De har opnået noget på grænsen af, hvad der er menneskeligt muligt, med den viden og den teknologi vi har til rådighed i dag.

Steen Rasmussen

"De har kun udskiftet en procent af cellens vægt. Det meste af cellen er naturlig, og deres metode begrænser sig derfor til at skabe og ændre liv, som vi kender det fra naturen," forklarer Steen Rasmussen.

En pointe, som han også fremhæver i den kommentar, han er blevet bedt om at skrive til tidsskriftet Nature.

Specialdesignede superorganismer

Kunstig celle eller ej, så er der tale om en milepæl for den syntetiske biologi, fortæller Steen Rasmussen.

Og det er en milepæl, som åbner op for en verden af nye muligheder. For hvis man kan få et kunstigt genom til at styre en celle, så kan man sandsynligvis også designe sine helt egne genomer og på den måde programmere celler til at gøre, som man vil.

"På sigt kan man designe mikroorganismer, som er skræddersyet til særlige formål. For eksempel til at omdanne atmosfærens CO2 til grus," forklarer Steen Rasmussen.

Det er også muligt, at specialdesignede mikroorganismer vil kunne producere brint, biobrændsel og skabe energi gennem kunstig fotosyntese.

Håb og skrækscenarier for den levende teknologi

Den kunstige celle giver håb om at bekæmpe forurening, skabe renere energi og lave ny medicin.

Det er et afgørende øjeblik for den syntetiske biologi. Det kan sammenlignes med dengang, man kortlagde det menneskelige genom.

Steen Rasmussen

Men idéen om specialdesignede mikroorganismer kan også vække mareridt om biologiske våben og farlige bakterier, der ikke kan slås ihjel.

Steen Rasmussen forsikrer om, at vi ikke umiddelbart skal frygte de kunstige celler.

"Forskerne er meget påpasselige med at ikke at arbejde med virulente organismer. Og mikrobiologiske våben kan desværre laves på langt simplere måder," siger han.

Nødvendigt at tænke på fremtiden

Men selvom vi ikke skal frygte en ny Frankenstein eller ustoppelige dræberbakterier lige med det samme, så er det alligevel vigtigt at diskutere og forstå mulighederne for den levende teknologi - også uden for fysikerne og molekylærbiologernes laboratorier, mener Steen Rasmussen.

Derfor har han været med til at grundlægge Initiative for Science, Society and Policy (ISSP), som er en tænketank på SDU, hvor et af fokuspunkterne er de langsigtede konsekvenser af den levende teknologi.

"De fleste anvendelser af levende teknologi ligger ikke lige om hjørnet, men vi er nogle, der bliver nødt til at tænke på, hvad det kan føre til, allerede nu."

Sådan laver du din helt egen bakterie

Idéen er simpel.

1: Byg et kunstigt genom ved hjælp af kemiske processer.

2: Skræl al arvemassen ud af en celle.

3: Tag genomet og sæt det ind i den tomme cellemembran.

Så har du en levedygtig celle, med dit helt eget dna. Når cellen deler sig, bliver den kunstige arvemasse givet videre til andre celler.

Det er tidligere lykkedes forskere at bygge et kunstigt genom, og det er også lykkedes at fjerne genomet fra en celle. Men at få det hele til at lykkes samtidig var en kompliceret proces.

Først skulle forskerholdet skabe et kunstigt genom fra bunden.

De efterlignede genom fra den simple M. mycoides, men indbyggede også et par bevidste afvigelser i det kunstige genom. Ved hjælp af disse vandmærker kunne de bagefter tjekke, at det var 'deres' genom, der blev reproduceret.

Der findes maskiner, som kan samle dna-strenge ved hjælp af kemiske processer, men maskinerne kan kun samle relativt korte stykker dna.

Derfor måtte forskerne lave en masse korte strenge, og derefter sætte dem ned i gær, hvor særlige enzymer reparerede dna'en og satte stykkerne sammen.

Så fik man nogle længere strenge, som måtte sættes ind i en bakterie, og derefter ned i gæren igen, så de kunne samle sig. Efter tre runder havde forskerne produceret et helt genom.

Ved hjælp af kemi lykkedes det forskerne at tage al dna ud af en anden bakteriecelle, M. capricolum, og derefter kunne de transplantere det syntetiske genom ind i den tomme celle.

Undervejs blev enkelte af cellens gener slettet eller forstyrret, men bakterien lignede en normal M. mycoides-bakterie og producerede M. mycoides-proteiner.