" "

Wetenschappers onthullen het voorstel om een ​​menselijk genoom helemaal opnieuw op te bouwen

Vorig jaar begonnen onderzoekers die bezig waren met het synthetiseren van het genoom van een giststam, een veel grotere prijs: het verzamelen van de nul miljard basenparen DNA die een menselijke cel aansturen. Het idee trok de aandacht van andere prominente wetenschappers en inspireerde een voorstel dat vandaag online werd gepubliceerd in Science. Het zogenaamde Human Genome Project Write (HGP-write) heeft als doel hele genomen van mensen en andere soorten te synthetiseren uit hun chemische componenten en ze in levende cellen te laten functioneren.

Het initiatief veroorzaakte buzz vorige maand na een alleen-uitnodigende vergadering om het vooruitzicht op de Harvard Medical School in Boston te bespreken. De organisatoren probeerden de details geheim te houden tot dit meer formele voorstel werd gepubliceerd een beweging die degenen die hoopten op een bredere publieke discussie over de ethische, juridische en sociale implicaties ervan rangschikte. Sommigen speculeerden dat wetenschappers deze gemanipuleerde cellen zouden gebruiken om designermensen te creëren zonder genetische ouders.

Het nieuwe voorstel maakt duidelijk dat HGP-write niet zo'n doel heeft, zeggen de auteurs. Het belangrijkste doel is in plaats daarvan om de kosten te verlagen van het ontwikkelen van grote stukken DNA en het testen van hun activiteit in cellen. HGP-write zou de huidige conceptuele en technische grenzen verleggen met orden van grootte, schrijven de auteurs.

Die learning door bouwen benadering zou wetenschappers begrip van het genoom op de proef stellen, zegt chromosoombioloog Torsten Waldminghaus van Philipp University van Marburg in Duitsland, die niet bij het project betrokken is. Je kent alle benodigde onderdelen [om een ​​chromosoom te maken], dus je neemt deze onderdelen en bouwt het opnieuw op, zegt hij. Als het functioneel is, ziet u dat u gelijk had

Onderzoekers hebben al functionerende virale en bacteriële genomen geconstrueerd en het gistgenoomproject, bekend als Sc2.0, streeft ernaar om alle 16 chromosomen - ongeveer 10 miljoen basenparen - tegen eind volgend jaar te hebben geassembleerd. Maar een zoogdiergenoom is een ander vooruitzicht, zegt synthetisch bioloog Tom Ellis van Imperial College London, een Sc2.0-medewerker die de Harvard-bijeenkomst bijwoonde. Onderzoekers moeten een geschikte cellijn kiezen om als gastheer te fungeren en vervolgens geleidelijk grote delen van zijn genoom uitwisselen met het synthetische DNA. Het is nog niet duidelijk hoe dit DNA het beste fysiek in een zoogdiercel kan worden gebracht, of hoe synthetische sequenties kunnen worden ontworpen die hun gastheercel normaal laten functioneren. "Hoe debug je het als je tegelijkertijd een miljoen honken gooit?" Zegt Ellis. "Dat is veel jagen."

Die uitdagingen waren voldoende om een ​​veteraan van het veld te pauzeren. "Ik ben een soort conservatieve man, en in het begin was mijn reactie [op HGP-schrijven] niet erg enthousiast", zegt geneticus Jef Boeke van het Langone Medical Center van de New York University in New York City, een andere medewerker van Sc2.0 die uiteindelijk hielp de Harvard-bijeenkomst organiseren en is de hoofdauteur van de nieuwe krant. Toen Boeke afgelopen zomer Sc2.0-collega's ontmoette om hun volgende doelorganisme te bespreken, heeft de in San Francisco, Californië gevestigde futurist Andrew Hessel van het softwarebedrijf Autodesk "soort van deze gepassioneerde speech" voor een nieuw menselijk genoomproject dat het publiek zou veroveren verbeelding en inspireren het veld rond een enkel doel, zegt Boeke. Naarmate meer potentiële medewerkers aan boord kwamen, waaronder Harvard geneticus George Church, zegt Boeke dat hij "er steeds meer van overtuigd raakte dat dit echt een goede focus was."

In vergelijking met genbewerking met tools zoals CRISPR / Cas9, zou het construeren van een volledig genoom een ​​bredere manipulatie mogelijk kunnen maken, legt Church uit. CRISPR wordt al verfijnd om grote aantallen genetische veranderingen in cellen aan te brengen met toenemende precisie, maar om verschillende punten in het hele genoom te hercoderen, "het zou zelfs goedkoper kunnen zijn om de hele zaak te synthetiseren", zegt hij.

Proefprojecten

De nieuwe publicatie beschrijft proefprojecten die grootschalige synthese voor menselijke gezondheidstoepassingen kunnen benutten. Eén set voorbeelden betreft "ultraveilige" menselijke cellijnen: cellen die worden gebruikt om eiwitten die bij medicamenteuze behandelingen worden gebruikt af te scheiden, kunnen worden geconstrueerd om resistent te zijn tegen virussen die het product kunnen besmetten. Of stamcellen die in een patiënt worden geïnjecteerd als therapie kan zo worden ontworpen dat hun tumoronderdrukkende genen minder snel muteren en kanker veroorzaken. Eén mogelijk pilootproject zou menselijke cellen creëren die een eenvoudiger en goedkoper kweekmedium kunnen verdragen door te overleven zonder de typische aminozuren en vitamines. Een ander zou een varkensgenoom construeren - het elimineren van ingebedde virale genen en genen die coderen voor bijvoorbeeld immunogene moleculen - zodat onderzoekers varkensorganen zouden kunnen kweken die geschikt zijn voor menselijke transplantatie.

De 25 auteurs van de krant hopen dit jaar hun project te starten met $ 100 miljoen aan financiering - een cijfer dat Boeke 'een ietwat willekeurige mijlpaal' noemt. Voorlopig verwachten de medewerkers in ieder geval geen grote infusie van nieuwe federale financiering. Het initiële bedrag zou kunnen worden samengevoegd uit bestaande subsidiefinanciering voor laboratoria die al in genoomsynthese werken, zegt hij.

Maar het enkele principe van een volledig synthetische menselijke cel is voor sommigen problematisch. De lijst met mogelijke voordelen is "geen voldoende reden om zo'n enorme morele stap te zetten", zegt Laurie Zoloth, een bio-ethicus aan de Northwestern University, Chicago, in Illinois. “Ik denk dat het ontwikkelen van de tools om grote genetische sequenties te maken een belangrijk menselijk doel is. Het creëren van een geheel nieuw [menselijk] genomen - dat is een ander soort project. ”Zoloth en synthetisch bioloog Drew Endy van Stanford University in Palo Alto, Californië, vestigden voor het eerst de aandacht op de bijeenkomst in mei, toen ze een kritische reactie publiceerden, met het argument dat deze eerste discussies hadden open moeten staan ​​voor een breder publiek.

De auteurs hadden gehoopt dat dit artikel zou samenvallen met het evenement van vorige maand, legt Church uit, maar we hadden niet echt een volledig bericht, wanneer de vergaderdatum arriveerde. Het nieuwe voorstel belooft een open en voortdurende dialoog over de ethische, juridische en sociale implicaties van het werk, en suggereert dat een percentage van de financiering van het project naar dergelijke discussies zou moeten gaan. Hoe genetische manipulatie op mensen kan worden toegepast, is een van deze dingen waar mensen erover blijven praten, zegt de kerk. Dat is goed. Het gaat niet per ongeluk gebeuren