GMO uus tase: teadlased asuvad muutma seda, kuidas geenidest saab elu

Kui Harvardi teadlased on oma katsetes edukad, võib Maale tekkida uus eluvorm, millalaadset pole siin varem nähtud.

FOTO: SCANPIX/REUTERS

Mehhanism, mis muudab DNA koodi aminohapeteks, valkudeks ja muudeks elu osisteks, on kõigis organismides sama. Vastuoluline teadlaste grupp on aga arendamas viisi selle muutmiseks.

Kuigi Harvardi Ülikooli laborites töötavad teadlased ei ole enda uut DNA lugemise meetodit veel päriselus näidanud, on nende välja käidud mudel juba praegu tekitamas teadusringkondades sahinaid. Nimelt üritab praegu Escherichia coli bakteri näitel välja käidud uudne geenmuundamise kavand teha midagi senikuulmatut – muuta nii bakteri DNAd kui ka selle tõlgendamist raku enda poolt.

Senised, praeguseks juba «klassikalised» organismide geenmuundamise rakendused ja katsed keskenduvad enamasti vaid DNA muutmisele. Selle tulemusena võivad rakud toota küll näiteks aineid, mida rakk muidu ei toodaks, kuid DNA lugemise ja sellest seejärel aminohapete ja nendest omakorda valkude või muude vajalike suurte molekulide tootmise protsess jääb siiski samaks. Sisend muutub, kuid süsteem on üks.

Vastuolulise George Churchi ja kolleegide ajakirjas Nature välja käidud lähenemine pöörab aga kogu senise lähenemise pea peale. Nimelt pakuvad nad välja võimaluse panna rakke käituma vastavate geenijärjestuste lugemisel sootuks teistmoodi kui kõik praegu elavad organismid. Selleks tuleb aga põhjalikult muuta ka olemasolevaid geene.

Professor George Church

FOTO: BEATRICE DE GEA/NYT

Et mõista teadlaste välja käidud ideed, tuleb kõigepealt saada aru sellest, kuidas töötab tavaline pärilikkusainest erinevate elu moodustavate molekulide tootmine. Lihtsustatult koosneb peamine pärilikkusinformatsiooni kandja DNA nimelt neljast nukleiidist: A, G, C ja T, mis moodustavad DNA keeles omamoodi «tähestiku». Neljast tähest on võimalik moodustada 64 kolmetähelist «sõna», mis viitavad erinevatele aminohapetele.

Kui DNA’d «lugev» rakuprotsess satub näiteks geenilõigule, kus on «kirjas» CCC, algatab see protsessi, mille käigus sünteesitakse aminohape nimega proliin. Samas on aga teada, et proliini tootmiseni viib ka näiteks CCG ja selles nägidki teadlased võimalust.

Põhjalik muutus

Nimelt oletasid Church ja kolleegid, et üks kahest sama aminohapet kodeerivast DNA lõigust – antud näitel siis CCC või CCG – on üleliigne ja nii peaks ilma rakku kahjustamata olema võimalik näiteks kõik CCCd asendada CCGdega. Kui see õnnestub, võib põhimõtteliselt kustutada geneetilisest koodist ka selle geeni, mis kirjeldab CCC lugemise tagajärjel proliini tootmist.

See tekitab aga vabasid nukleiidide (tähtede) kombinatsioone, mille lugemisel peaks sellisel juhul olema võimalik sootuks uute ainete sünteesimine. Soovitavate geenilõikude DNAsse lisamine on tänapäeva geenitehnoloogias aga üks levinumaid võtteid. Teatud juhtudel võib uuringus välja käidud kodeerimine võimaldada aga ka immuunsust konkreetsetele viirustele, blokeerides nakatumisel vajalikud geenijupid.

Ajakirjas Science avaldatud uurimuses otsustasid teadlased eemaldada 7 bakteri koodi 64st «sõnast» ja asendada need mõnd muud vajalikku, ent looduses mitte esinevat aminohapet tootva geenilõiguga. Kuna iga muudatus geenide ülesehituses võib rakkudele potentsiaalselt hukutavalt mõjuda, tuleb iga muundatud koht üle kontrollida. Artikli avaldamise hetkel oli testida jõutud juba 63% geenidest ja üllataval kombel oli enamus neist seni raku jaoks turvalised.

FOTO: HO/REUTERS

Kuidas tagada turvalisus?

Üks probleem selliste uute organismide loomisel on mõistagi ka turvalisus. Nimelt võib see avada tee hõlpsale toksiliste ainete sünteesimisele. Kui need bakterid peaksid aga pääsema keskkonda või ka loomade soolestikku võib see tähendada tõsiseid probleeme, seda enam et viirustele immuunsed bakterid võivad olla ka looduslikus konkurentsis edukamad.

George Church väidab mõistagi, et on välja arendanud ka uute organismide kontrollimise meetodi. Nii nagu ulmefilmis «Jurassic Park» plaaniti elluäratatud dinosauruseid piirata spetsiifilise toiduga, kavatseb ka tema  arendada oma bakterid välja nii, et need tarbiksid toiduna ainult looduses mitte esinevaid toitaineid. Kui turvaline see ka reaalselt on, saame näha tulevikus.

Tagasi üles