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Transplanter un génome
Oubliez les reins et les cœurs : le pionnier de la génomique J. Craig Venter a été le fer de lance d'une procédure de transplantation beaucoup plus petite. Les scientifiques du Institut J. Craig Venter , dans le Maryland, ont transféré un génome entier d'une bactérie à une autre. Ils disent que les résultats, qui sont décrits aujourd'hui dans le journal La science , marque une avancée significative vers l'objectif de création de génomes synthétiques. Venter et ses collègues visent à terme à construire des génomes à partir de zéro et à les transplanter dans des cellules bactériennes afin de créer des micro-organismes producteurs de carburant sur mesure.
Bug pionnier : J. Craig Venter a annoncé cette semaine que son institut avait transplanté un génome bactérien, transformant une espèce en une autre. L'image du bas montre les colonies de la transformée Mycoplasme mycoïde bactérie.
Cet article est un jalon dans le génie biologique, a déclaré Barbara Jasny , La science rédacteur en chef adjoint de , lors d'une conférence de presse mercredi. Cela nous amène de la capacité de déplacer un gène ou un ensemble de gènes à la capacité de déplacer un génome intact.
Les scientifiques ont commencé avec deux espèces de mycoplasmes, un type de bactérie dépourvue de parois cellulaires et possédant de très petits génomes. Ils ont ensuite isolé l'ADN d'une espèce, qui avait reçu un gène supplémentaire pour le rendre résistant à un antibiotique, et l'ont transplanté à travers la membrane cellulaire de la seconde espèce. Au fur et à mesure que les bactéries hôtes se sont développées et divisées en présence de cet antibiotique, les cellules portant les chromosomes d'origine ont disparu, ne laissant que les cellules contenant le chromosome transplanté. Plus important encore, la bactérie hôte a adopté les caractéristiques moléculaires du donneur. L'ensemble du répertoire des protéines change, a déclaré Venter lors de la conférence de presse.
Pour l'équipe de Venter, la greffe de génome est une étape vers l'ingénierie de machines microbiennes pour produire efficacement du carburant. Les chercheurs tentent actuellement d'assembler une version synthétique du génome de Mycoplasme génital , une bactérie présente dans le tractus génital humain, que le groupe de Venter étudie depuis plus d'une décennie. En réorganisant ou en supprimant des morceaux spécifiques du génome synthétique et en l'insérant dans un hôte bactérien, les scientifiques devraient être en mesure de déterminer quels gènes sont essentiels au fonctionnement de l'organisme - en substance, le génome minimal. Ce génome minimal pourrait ensuite être modifié pour porter des gènes producteurs de carburant, et la totalité de la chaîne d'ADN pourrait être transplantée dans un support bactérien.
En plus des recherches menées dans son institut, Venter a également fondé une startup basée dans le Maryland appelée Génomique synthétique . (Voir Construire un insecte pour récolter l'huile.) La société, qui travaille avec BP, espère commercialiser des bactéries pour des applications énergétiques.
Mais certains scientifiques se demandent si un génome minimal est nécessaire pour concevoir des bactéries utiles. On ne sait pas pourquoi une cellule minimale ou une cellule conçue par transplantation de génome entier serait plus rentable que de simplement insérer ou modifier quelques gènes dans un génome plus robuste, dit Église Saint-Georges , généticien à la Harvard Medical School, à Boston. Il souligne que la synthèse même du plus petit génome coûterait environ 10 millions de dollars avec la technologie d'aujourd'hui. En fait, d'autres entreprises bricolent avec des microbes existants pour concevoir des usines de carburant biologique. (Voir Un meilleur biocarburant .)
Cependant, Venter a déclaré que son approche éliminerait les traits biologiques inhérents qui compliquent le génie biologique étendu. Par exemple, un processus métabolique non essentiel pourrait aspirer un précurseur moléculaire nécessaire à la production de carburant. En outre, a déclaré Venter, les organismes existants ont une capacité d'évolution rapide. En biologie synthétique, vous ne voulez pas d'un système qui s'auto-évoluera en quelque chose d'autre. Nous voulons éliminer ces éléments de la cellule dès le début.
La technique de transfert génomique est similaire au transfert nucléaire - utilisé pour cloner le mouton Dolly - dans lequel le noyau d'une cellule adulte est transféré dans un œuf. Mais faire fonctionner le processus chez les bactéries a été plus délicat. Les scientifiques pensent que les protéines nucléaires transférées avec l'ADN pendant le transfert nucléaire peuvent aider le processus. Les bactéries n'ont pas de noyau, et dans cette expérience, seul l'ADN a été transféré dans la cellule hôte. Les chercheurs l'ont fait exprès pour montrer que seul l'ADN était nécessaire pour reprogrammer avec succès la bactérie hôte, une propriété qui sera nécessaire lorsque les scientifiques seront prêts à transplanter des génomes entièrement synthétiques.
Les scientifiques ne comprennent pas parfaitement comment le transfert du génome a fonctionné, en particulier comment le génome de l'hôte a disparu. Et il n'est pas encore clair dans quelle mesure la technique fonctionnera dans d'autres bactéries ou dans des organismes plus complexes. La plupart des bactéries ont un mécanisme de défense qui hache tout ADN étranger qui pénètre dans la cellule. Les scientifiques devraient donc trouver un moyen de bloquer les enzymes dégradant l'ADN de chaque espèce avant de pouvoir y transplanter avec succès des génomes étrangers.