Амбициозен пакт: Шест азиатски държави обединяват сили, за да създадат първата изкуствена клетка до 2035 година

Инициативата SynCell Asia за създаване на синтетична клетка от неживи молекули е първият координиран проект от такъв мащаб в азиатския регион. Учени от Китай, Япония, Южна Корея, Сингапур, Тайланд и Малайзия се обединиха, за да създадат от нулата изкуствена едноклетъчна биологична система, използвайки фосфолипиди, протеини, ДНК и други биомакромолекули. Ако проектът е успешен, той не само ще даде възможност за по-добро разбиране на природата на живота, но и ще проправи пътя за създаване на програмируеми клетки за биопроизводство и биомедицина.

Сглобяването на жива клетка от неживи компоненти е една от най-амбициозните задачи в съвременната биология. През последните десетилетия в Европа и САЩ бе постигнат напредък в създаването на отделни функционални модули (например изкуствени мембрани или минимални геноми), но тяхното интегриране в напълно функционална, самовъзпроизвеждаща се във времето и пространството система остава нерешено. Новата азиатска инициатива предлага системен подход.

Програмата SynCell Asia ще изисква от изследователите да постигнат четири основни цели: метаболитна непрекъснатост – клетката трябва да бъде постоянно снабдявана с енергия и градивни елементи; рибозомна автономност – синтезът на протеини трябва да се извършва в синтетичната клетка, а не от външни екстракти; модулна структура – как да се проектират частите, така че да се свързват заедно; и пространствено-времева координация – всички процеси (делене, транскрипция, синтез на АТФ) трябва да бъдат синхронизирани.

За да се ускори работата, стандартизираните синтетични клетъчни шасита и реагенти се подготвят централно и се изпращат до участващите в проекта лаборатории, съобщава Phys. Там те преминават през цикъла проектиране-изграждане-изпитване-обучение-обучение (DBTL). Автоматизираните платформи ще събират данните на ниво единична клетка – геном, транскриптом, протеом, метаболом и количествени изображения – които ще служат за обучение на AI модели.

Десетгодишната инициатива се състои от два етапа

Целта на първия (ProtoCell, 1-5 години) е да се създаде стабилна фосфолипидна везикула с минимален геном (повече от 200 гена), като поне 90% от протеините се синтезират от собствена транскрипционно-транслационна система. Трябва да се извършва ендогенен синтез на ключови метаболити. Ще бъде разработен и „дигитален близнак“ на синтетичната клетка, за да се симулира делене.

Целта на втория етап (AutoCell, 6-10 години) е да се премине към ендогенна, кодирана от генома рибозомна регенерация, т.е. да се замени външната безклетъчна система за експресия със собствен синтез на протеини. AutoCell трябва да завърши повече от десет непрекъснати координирани цикъла на растеж и делене, да еволюира под селекционен натиск и да формира синтетични клетъчни общности с различни функции и метаболизъм.

Ако програмата успее, до 2035 г. ще разполагаме не просто с колекция от молекули, а с истинска изкуствена клетка, способна да еволюира. Това ще промени биотехнологиите по същия начин, по който появата на програмируемите компютри промени изчислителната техника.

Инициативата SynCell Asia се основава на технологичните предимства на държавите в региона: Япония е силна в роботизираната автоматизация и микрофлуидите, Китай – в генния синтез и редактирането на генома, Южна Корея и Сингапур – в биоинформатиката и изображенията, а Тайланд и Малайзия – в биопроизводството. Заедно те създават трансгранично сътрудничество с обща инфраструктура и отворени стандарти, което превръща разнородните опити за създаване на синтетична клетка в систематичен, стандартизиран процес.