Forme de vie semi-synthétique maintenant entièrement armée et opérationnelle

William B. Kiosses, PhD, Institut de recherche Scripps

Chaque être vivant sur Terre stocke les instructions pour la vie sous forme d'ADN, en utilisant les quatre bases génétiques A, G, C et T.

Tous sauf un, c'est-à-dire.

Dans le laboratoire de San Diego de Floyd Romesberg - et dans une start-up qu'il a fondée - cultivez des bactéries avec un code génétique étendu. Ils ont deux autres lettres, une paire non naturelle qu'il appelle X et Y.

Romesberg, chef d'un laboratoire au Scripps Research Institute, a d'abord modifié les gènes de la bactérie E. coli pour héberger les nouveaux composants de l'ADN en 2014. Maintenant, pour la première fois, les germes utilisent leur code élargi pour fabriquer des protéines avec des composants tout aussi inhabituels.

Nous voulions prouver le concept selon lequel chaque étape du stockage et de la récupération d'informations pourrait être médiatisée par une paire de bases non naturelle, dit-il. Ce n'est plus une curiosité.

La bactérie est qualifiée d'organisme semi-synthétique, car bien qu'elle abrite un alphabet étendu, le reste de la cellule n'a pas été modifié. Même ainsi, Peter Carr, ingénieur biologique au Lincoln Laboratory du MIT, dit que cela suggère que les scientifiques commencent seulement à apprendre dans quelle mesure la vie peut être repensée, un concept connu sous le nom de biologie synthétique.

Nous ne savons pas quelles sont les limites ultimes de notre capacité à concevoir des systèmes vivants, et cet article aide à montrer que nous ne sommes pas limités à quatre bases, dit-il. Je pense que c'est assez impressionnant.

L'humanité a été déçue dans sa quête pour trouver la vie sur Mars ou Jupiter. Pourtant, les germes extraterrestres qui poussent à San Diego laissent déjà entendre que notre biologie terrestre n'est pas la seule possible. Cela suggère que si la vie a évolué ailleurs, elle aurait pu le faire en utilisant des molécules très différentes ou des forces différentes, dit Romesberg. La vie telle que nous la connaissons n'est peut-être pas la seule solution, ni la meilleure.

Les efforts de Romesberg pour pondre un œuf de coucou génétique à l'intérieur des bactéries ont commencé il y a 15 ans. Après avoir créé une paire candidate de nouvelles lettres génétiques, la première étape consistait à les ajouter au génome d'une bactérie et à montrer qu'elle pouvait les utiliser pour stocker des informations. Autrement dit, l'organisme pourrait-il respecter l'ADN non naturel et également le copier fidèlement lorsqu'il se divise ?

La réponse, a montré son laboratoire en 2014, était oui. Mais les premières versions de la bactérie n'étaient pas très saines. Ils sont morts ou se sont débarrassés des lettres supplémentaires dans leur ADN, qui sont stockées dans un mini-chromosome appelé plasmide. Selon les mots de Romesberg, ses créations n'avaient pas le courage de la vraie vie.

Cette année-là, l'équipe avait mis au point une bactérie plus stable. Mais il ne suffisait pas de doter le germe d'un code en partie extraterrestre - il fallait utiliser ce code pour fabriquer une protéine en partie extraterrestre. C'est ce que l'équipe de Romesberg rapporte aujourd'hui dans le journal La nature , dit qu'il a fait.

En utilisant les lettres supplémentaires, ils ont demandé aux bactéries de fabriquer une protéine verte brillante contenant un seul acide aminé non naturel. Nous avons stocké des informations, et maintenant nous les avons récupérées. La prochaine chose est de l'utiliser. Nous allons faire des choses que personne d'autre ne peut faire, dit Romesberg.

La récompense pratique d'un organisme avec un alphabet génétique plus grand est qu'il a un plus grand vocabulaire - il peut assembler des protéines avec des composants que l'on ne trouve normalement pas dans la nature. Cela pourrait résoudre certains problèmes délicats de la chimie médicinale, qui est l'art de façonner les molécules afin qu'elles fassent exactement ce que le corps veut, et rien de ce qui ne l'est pas.

La poursuite de ces objectifs est une startup fondée par Romesberg, nommée Synthorx. Il a déjà levé 16 millions de dollars et espère transformer la science en nouveaux médicaments. Un projet vise à créer une nouvelle version de l'interleukine-2, un médicament anticancéreux avec des effets secondaires désagréables. Peut-être que les germes semi-synthétiques pourraient résoudre ce problème en échangeant des composants inhabituels à des points clés. Cette entreprise doit sortir du laboratoire et entrer dans la clinique, déclare sa nouvelle PDG, Laura Shawver.

Carr dit qu'un code génétique élargi pourrait avoir des implications au-delà de fournir un raccourci pour programmer de nouvelles propriétés dans les protéines. Il pense également que les nouvelles lettres pourraient être utilisées pour cacher des informations d'une manière que d'autres biologistes ne pourraient pas facilement voir. Cela pourrait être utile pour dissimuler la propriété intellectuelle ou, peut-être, pour déguiser une arme biologique.

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