Ett forskarteam från hela Asien har startat ett ambitiöst projekt för att skapa artificiella levande celler av icke-levande material under det kommande decenniet.
Om insatsen lyckas kan den förändra biologi, medicin och bioteknologi samtidigt som den hjälper forskare att besvara en av mänsklighetens största frågor: Vad är liv?
Läs: Nytt solcellsdrivet avsaltningssystem kan producera dricksvatten utan skadligt avfall
Projektet leds av forskare från Shenzhen Institute of Advanced Technology vid Kinesiska vetenskapsakademin och involverar mer än 100 forskare från Kina, Japan, Sydkorea, Singapore, Thailand och Malaysia.
Deras färdplan för att uppnå detta mål publicerades nyligen i Nature Biotechnology.
Forskarna arbetar mot en anmärkningsvärd utmaning: att bygga en syntetisk cell helt bestående av grundläggande biologiska komponenter såsom fetter, proteiner, DNA och andra molekyler.
Till skillnad från befintliga levande celler, som utvecklades naturligt under miljarder år, sattes dessa celler ihop från grunden i laboratoriet.
Forskare tror att skapandet av en fullt fungerande artificiell cell kommer att ge värdefulla insikter i hur livet fungerar på dess mest grundläggande nivå.
Det kan också öppna dörren för specialdesignade celler som utför specifika uppgifter, såsom att producera läkemedel, producera användbara kemikalier eller hjälpa till att behandla sjukdomar.
Även om forskare i Europa och USA har bedrivit forskning på syntetiska celler i årtionden, är det fortfarande en stor utmaning att bygga en komplett artificiell cell.
Forskare har lyckats skapa individuella komponenter och biologiska system, men att kombinera dem till en enda cell som fungerar som en levande organism har visat sig vara mycket svårare.
För att möta denna utmaning bildade de deltagande asiatiska länderna SynCell Asia Initiative 2023. Genom en serie workshops utvecklade de en gemensam strategi som kombinerar expertis från flera discipliner och länder.
Färdplanen identifierar fyra stora vetenskapliga hinder.
Forskare måste säkerställa att syntetiska celler kontinuerligt kan generera energi och viktiga molekyler, producera sina egna ribosomer—strukturerna som bildar proteiner—följa tillförlitliga designregler och koordinera många biologiska processer på rätt plats och tid.
För att stödja samarbete föreslår initiativet ett centraliserat system där standardiserade syntetiska cellkomponenter tillverkas och distribueras till deltagande laboratorier. Forskarna kommer sedan att testa, förbättra och omdesigna cellerna genom en kontinuerlig cykel av experimenterande och lärande.
Avancerad teknik kommer att spela en viktig roll. Forskare planerar att samla detaljerad information om syntetiska celler, inklusive deras gener, proteiner, metaboliter och interna strukturer. Artificiell intelligens och maskininlärning kommer sedan att hjälpa forskare att förstå och förutsäga hur cellerna beter sig.
Färdplanen är indelad i två faser. Under de första fem åren siktar forskarna på att skapa en ”ProtoCell” – en enkel syntetisk cell innesluten av ett membran och med ett minimalt genom på minst 200 gener. De flesta proteinerna skulle produceras av ett laboratoriebaserat proteinproduktionssystem, medan cellen också skulle producera några av sina egna essentiella molekyler.
I den andra fasen, från år sex till tio, hoppas forskarna skapa en ”AutoCell.” Denna mer avancerade syntetiska cell skulle producera sina egna ribosomer och bli kapabel till verklig självreplikation. Målet är att dessa celler ska växa, dela sig, anpassa sig till miljön och till och med bilda gemenskaper som samarbetar genom att utbyta material och dela uppgifter.
Forskarna tror att detta samarbete kan förvandla syntetisk biologi från en samling separata experiment till ett samordnat internationellt projekt, vilket för mänskligheten närmare än någonsin att skapa livlika celler från grunden.
Läs på The Health Manager: Vitamin D3 är bättre än vitamin D2 för de flesta
