תאים מלאכותיים ישנו את העולם

בסוף השבוע האחרון הקהילה המדעית רעשה וגעשה: מדענים הצליחו ליצור חיידק סינתטי! אבל מה באמת עשו שם? ואיך? ולמה? וכמובן – למי זה יכניס כסף?

נתחיל בשאלה האחרונה. היזם שמנווט את פרויקט החיידק המלאכותי הוא ד"ר קרייג ונטר, ביולוג בהכשרתו ואחד מהאנשים שכולם אוהבים לשנוא, אבל מסכימים שבלעדיהם שום דבר לא היה זז.

הוא איש עסקים ממולח, שהוכיח שיש לו אף טוב לעסקים כשפתח פרויקט מתחרה ל- 'פרויקט הגנום האנושי'. החברה שהקים, סלרה גנומיקס, הצליחה לרצף את כל הגנום האנושי של חמישה בני אדם בתוך שנתיים – הישג עצום בהשוואה למעבדות הציבוריות שהשלימו את העבודה בעשר שנים.

בקיצור, הוא יודע להזיז דברים. דרך אגב, אחד מאותם חמישה אנשים שהקוד הגנטי שלהם פוענח במלואו הוא ונטר עצמו. מהממצאים למדנו שיש לו סיכון מוגבר להתנהגות אנטי חברתית, לאלצהיימר ולשעוות אוזניים לחה. אבל ככה זה, אף בן אדם לא מושלם.

אחרי שסיים לרצף את הקוד הגנטי האנושי, פתח ונטר בפרויקט חדש: יצירה של חיידק מלאכותי. מה זה אומר בעצם? בניגוד למה שחושבים מספר אנשים, הכוונה ב-'מלאכותי' אינה לצרף מולקולה למולקולה ולחבר אותן ביחד בצורה הנכונה עד שמקבלים חיידק חדש.

הטכנולוגיה שברשותנו עדיין רחוקה שנות אור מהישג שכזה. ונטר עשה דבר שונה מאד, אבל מאד יעיל: הוא השתמש בגופתו של חיידק ממין אחד, והחדיר לתוכה דנ"א סינתטי כך שנפח בה חיים חדשים. נשמע מסובך? אוקי, נתחיל מההתחלה.

תעודת זהות חיידקית

לכל חיידק יש קוד גנטי משלו שמכיל את הוראות ההפעלה של אותו חיידק. הקוד הגנטי שונה מחיידק לחיידק, וזו גם הסיבה שחיידקים שונים זה מזה – תוקפניים או בלתי-מזיקים, עמידים לאנטיביוטיקות או מתים באוויר החדר, מפרקים נפט או מפרקים רקמות אנושיות. השוני טמון בעיקר בגנים שנמצאים בקוד הגנטי; כל גן מכיל הוראה לתכונה אחרת של החיידק.

מאז שנות השבעים, מדענים עוסקים בהנדסה גנטית מוגבלת מאוד של חיידקים. במסגרת ההנדסה הגנטית הזו הם מסוגלים בדרך כלל לשנות גן אחד, שניים או שלושה בחיידק, וכך להעניק לו תכונות חדשות – או להעלים תכונות קיימות.

בדרך זו, למשל, נוצרו החיידקים המפרישים אינסולין אנושי. את החיידקים האלו מגדלים היום במיכלים ומהם מפיקים את האינסולין שחולי הסוכרת מזריקים לעצמם כדי להישאר בחיים.

עד עכשיו הכול טוב ויפה, אבל עדיין לא הצלחנו לנצל אפילו אחוז קטן מהיכולת של חיידקים. יש חיידקים שיכולים לפרק נפט, למשל, ואנו יכולים להשתמש בהם כדי להיפטר מכתמי נפט בים וביבשה. חיידקים אחרים יכולים לייצר ביו-דלק.

חיידקי העתיד

חיידקים הנושאים את הפקודות הנכונות יוכלו יום אחד לחיות בתוך המעיים שלנו, ולייצר אנטיביוטיקות ייעודיות ברגע שהם חשים בפלישה לתוך מערכת העיכול. עתיד מבטיח, לא? ובכן, כן, אבל רק אם מניחים שהחיידקים האלה לא יכולים לעשות שום דבר לא צפוי.

זה לא רעיון חכם להכניס חיידקים למעיים כשהם מכילים עוד כמה מאות גנים עליהם אנחנו לא יודעים דבר וחצי דבר, ואותם גנים עלולים לאפשר לחיידקים להתרבות ללא שליטה ולהציף את הגוף... או לחסל את כל הנפט בעולם... או לייצר ביו-דלק גם מצמחים שנועדו להאכיל את העולם השלישי.

בקיצור, הדרך היחידה שבה נוכל להשתמש בחיידקים הללו בביטחון תהיה אם נדע בדיוק איזה גנים הם מכילים. בחזון האידיאלי, הם יכילו אך ורק את הגנים הבסיסיים ביותר שהם צריכים כדי לשרוד ולבצע את הפונקציה שלהם. ואולי גם להתרבות קצת, אבל רק תחת שליטה. אלא שכדי לייצר חיידק כזה, אנחנו צריכים הלכה להנדס למעשה את כל הקוד הגנטי שלו מההתחלה ועד הסוף.

כאן נכנס קרייג ונטר לתמונה. ונטר סרק את כל הקוד הגנטי של חיידק בשם מיקופלסמה מיקואידס (Mycoplasma mycoides), ויצר אותו מחדש באופן סינתטי. המשימה הזאת רחוקה מלהיות פשוטה, מכיוון שאורך הקוד הגנטי של אותו חיידק הוא מיליון בסיסים: מיליון 'אותיות' המרכיבות את רצף הקוד.

ונטר ערך סינתזה למיליון הבסיסים בסדר הנכון, ואז החדיר את כל הרצף כפי שהוא לתוך גופו של חיידק ממין אחר, מיקופלסמה קפריקולום (Mycoplasma capricoloum), שממנו הוצא הקוד הגנטי המקורי.

התוצאה: גופה של חיידק ממין א', שמכילה את הוראות ההפעלה של חיידק ממין ב'. כעת אירעה תחיית מתים של ממש: הקוד הגנטי נכנס לפעולה, הגנים שבו 'תורגמו' לחלבונים והחיידק התעורר לחיים כשהוא ניחן בכל הסממנים של חיידק ב' – זה שונטר ייצר את הקוד הגנטי שלו באופן מלאכותי.

העתיד כבר כאן

האם אפשר להגדיר את המחקר הזה כיצירת חיים מלאכותיים? אני לא בטוח. מצד שני, פריצת הדרך הנוכחית קרובה הרבה יותר להגדרה של חיים מלאכותיים מכל הצלחה אחרת עד היום. אבל מעבר לתשוקה הפרומתאית ("והייתם כאלוהים"), הצלחת המחקר מספקת רמזים מתוקים על עתיד המחקר והפיתוח בביו-טכנולוגיה.

ונטר כבר מסוגל לייצר חיידקים עם קוד גנטי שלם לפי בחירתו. הוא יבחר איזה גנים לשים בחיידק, ואיזה גנים להשאיר בחוץ. יכולת זו, שכיום עדיין נמצאת בחיתוליה, תביא בעתיד ליצירתם של חיידקים שיוכלו לטפל בזיהום האוויר ולהפוך אותו לחמצן, מים ופחמן דו-חמצני.

החיידקים של ונטר יוכלו לתפקד כצוללות זעירות שישוטו בזרם הדם. הם יכילו זיכרונות בקוד הגנטי שלהם, ישמשו כמחשבים זעירים ויפיקו אנרגיה וחשמל. וכן, הם גם עלולים לשמש ככלי הלחימה האימתניים ביותר שניחשף אליהם אי-פעם: כלי נשק שיוכלו לחסל את כל החיים על פני האדמה, אם לא יתוכננו כיאות.

המאמר פורסם בבלוג של רועי צזנה