Cellules avec une synthèse entièrement artificielle génome ont été signalés pour la première fois en 2010, à partir desquels un génome la cellule a été dérivée a montré une morphologie anormale lors de la division cellulaire. L'ajout récent d'un groupe de gènes à cette cellule minimaliste a restauré la division cellulaire normale
Les cellules sont les unités structurelles et fonctionnelles de base de la vie, une théorie proposée par Schleiden et Schwann en 1839. Depuis lors, les scientifiques se sont intéressés à comprendre les fonctions cellulaires en essayant de déchiffrer pleinement le code génétique pour comprendre comment la cellule se développe et se divise pour donner naissance à plusieurs cellules de même nature. Avec l'avènement de Dans l’ADN séquençage, il a été possible de décoder la séquence des génome tentant ainsi de comprendre les processus cellulaires pour comprendre les bases de la vie. En 1984, Morowitz a proposé l'étude des mycoplasmes, la forme la plus simple cellules capable de croissance autonome, pour comprendre les principes de base de la vie.
Depuis, plusieurs tentatives ont été faites pour réduire génome taille à un nombre minimaliste donnant naissance à une cellule capable de remplir toutes les fonctions cellulaires de base. Les expériences ont d'abord conduit à la synthèse chimique de Mycoplasma mycoides génome de 1079 Ko en 2010 et a été nommé JCVI-syn1.0. D'autres suppressions effectuées dans JCVI-syn1.0 par Hutchinson III et al. (1) a donné naissance à JCVI-syn3.0 en 2016 qui avait un génome taille de 531 Ko avec 473 gènes et avait un temps de doublement de 180 minutes, bien qu'ayant une morphologie anormale lors de la division cellulaire. Il contenait encore 149 gènes aux fonctions biologiques inconnues, suggérant la présence d’éléments encore inconnus et essentiels à la vie. Cependant, JCVI-syn3.0 fournit une plate-forme pour étudier et comprendre les fonctions de la vie en appliquant les principes de l'intégration globale.génome l'oeuvre.
Récemment, le 29 mars 2021, Pelletier et ses collègues (2) ont utilisé JCVI syn3.0 pour comprendre les gènes nécessaires à la division cellulaire et à la morphologie en introduisant 19 gènes dans le génome de JCVI syn3.0, donnant naissance à JCVI syn3.0A qui a une morphologie similaire à JCVI syn1.0. lors de la division cellulaire. 7 de ces 19 gènes comprennent deux gènes de division cellulaire connus et 4 gènes codant pour des protéines associées à la membrane de fonction inconnue, qui, ensemble, ont restauré le phénotype similaire à celui de JCVI-syn1.0. Ce résultat suggère la nature polygénique de la division cellulaire et de la morphologie dans une cellule génomiquement minimale.
Étant donné que le JCVI syn3.0 est capable de survivre et de se multiplier grâce à son aspect minimaliste génome, il peut être utilisé comme organisme modèle pour créer différents types de cellules ayant des fonctions variées qui peuvent être bénéfiques pour les humains et l'environnement. Par exemple, on peut introduire des gènes qui conduisent à la dissolution des plastiques afin que le nouvel organisme créé puisse être utilisé pour la dégradation des plastiques de manière biologique. De même, on peut envisager d'ajouter des gènes relatifs à la photosynthèse dans JCVI syn3.0, ce qui permettra d'utiliser le dioxyde de carbone de l'atmosphère, réduisant ainsi ses niveaux et contribuant à réduire le réchauffement climatique, un problème climatique majeur auquel l'humanité est confrontée. Cependant, de telles expériences doivent être traitées avec la plus grande prudence afin de garantir que nous ne relâchons pas dans l’environnement un super-organisme difficile à contrôler une fois libéré.
Néanmoins, l’idée d’avoir une cellule avec un génome minimaliste et sa manipulation biologique peut conduire à la création de types cellulaires variés dotés de diverses fonctions, capables de résoudre les problèmes majeurs auxquels l’humanité est confrontée et sa survie ultime. Cependant, il existe une distinction entre la création d'une cellule entièrement synthétique et la création d'une cellule fonctionnellement synthétique. génome. Une cellule artificielle entièrement synthétique idéale consisterait en un génome ainsi que des composants cytoplasmiques synthétisés, un exploit que les scientifiques aimeraient réaliser le plus tôt possible dans les années à venir, lorsque les progrès technologiques atteindront leur apogée.
Le développement récent pourrait être un tremplin vers la création d'une cellule entièrement synthétique capable de croissance et de division.
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Références:
- Hutchison III C, Chuang R., et al 2016. Conception et synthèse d'un système bactérien minimal génome. Sciences 25 Mars 2016 : Vol. 351, numéro 6280, aad6253
DOI: https://doi.org/10.1126/science.aad6253
- Pelletier JF, Sun L., et al 2021. Exigences génétiques pour la division cellulaire dans une cellule génomiquement minimale. Cellule. Publié : 29 mars 2021. DOI : https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.03.008
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