اولین سلول نرمال با ژنوم کاملا مصنوعی در تاریخ ساخته شد.

پنج سال پیش دانشمند ها توانستند تک سلولی را بسازند که تنها 473 ژن داشت و ساده ترین ارگانیسم زنده شناخته شده تلقی می شد (اگرچه این ارگانیسمِ شبه باکتریایی رفتارهای عجیبی در زمان رشد و تقسیم شدن داشت که سلول های دختری از نظر شکل و اندازه متفاوت بودند).

اکنون دانشمند ها هفت ژن را پیدا کرده ند که با اضافه کردن آن ها به سلول مذکور، تقسیم سلول طبیعی می شود. این دستاورد حاصل همکاری بین انستیتو جی. کریگ ونتر، انستیتو ملی استاندارد و تکنولوژی و انستیتو تکنولوژی ماساچوست بوده است.

شناسایی این ژن ها قدم بزرگی در مهندسی سلول های مصنوعی است زیرا این سلول ها به عنوان کارخانه های کوچک تولید دارو، غذا و سوخت، شناسایی بیماری ها و تولید داروهایی برای درمان داخل سلول های زنده بدن و حتی فعالیت به صورت کامپیوتر کوچک اهمیت دارند.

الیزابت استریچالسکی (رهبر گروه NIST و کمک نویسنده مقاله فوق): ما میخواستیم به لیستی از مواد برای ساخت حیات دست پیدا کنیم. اگر این سلول میتواند به ما برای شناخت و کشف این لیست کمک کند، داستان فعالیت ما جدی میشود.

دانشمندان JVCI در سال 2010 اولین سلول با ژنوم مصنوعی را ساختند. آن ها سلول را به صورت کامل نساختند بلکه از ساده ترین باکتری موجود در حیات (مایکوپلاسما) استفاده کردند. آنها DNA مایکوپلاسما را کاملا تخریب کردند و DNA ای که خودشان به صورت کامپیوتری طراحی و در آزمایشگاه ساخته بودند را جایگزین کردند. بدین ترتیب اولین ارگانیسم با ژنوم کاملا مصنوعی در تاریخ زمین بوجود آمد و نام آن را JVCI-syn1.0 گذاشتند.

بعد از آن دانشمندان کار خود بر روی این موجود را ادامه دادند. از آن زمان تاکنون 19 ژن دیگر به این سلول اضافه شده است که 7تای آن ها برای تقسیم شدن و ساخت واریانت های جدید نیاز هستند. واریانت JVCI-syn3A کمتر از 500 ژن دارد. باکتری های E.coli موجود در روده حدود 4هزار ژن و یک سلول انسان حدودا 30 هزار ژن دارد.

شناسایی این هفت ژن حاصل تلاش چندین ساله محققان گروه JVCI بوده است. لی جی سان و دیگر اعضای این گروه واریانت های مختلفی را به وسیله حذف و اضافه کردن ژن های مختلف به صورت سیستماتیک ساختند. آن ها مشاهده کردند که حذف و اضافه کردن ژن چگونه بر رشد و تقسیم سلول اثرگذار است.

گروه NIST وظیفه اندازه گیری نتایج زیر میکروسکوپ را برعهده داشت. چالش این مرحله زنده نگه داشتن سلول ها برای مشاهده بود. استفاده از میکروسکوپ های قدرتمند برای مشاهده سلول های مرده راحت تر از سلول های زنده است. نگهداشتن سلول ها زیر میکروسکوپ کار مشکلی است زیرا بسیار کوچک و ظریف هستند و یک فشار بسیار کم باعث پاره شدن آنها می شود.

برای حل این مشکل محققان از یک میکروفلوید کمواستاتیک برای نگه داشتن سلول ها زیر میکروسکوپ نوری استفاده کردند که نتیجه این فعالیت فیلمی است که مشاهده میکنید (فیلم اول).

اولین فیلم مربوط به JVCI_syn3 است که در آن انواع اشکال سلول مشاهده میشود (رشته ای و چند شکلی). فیلم بعدی مربوط به JVCI_syn3A می باشد که سلول ها اشکال شبیه به هم دارند (فیلم دوم).

این فیلم و فیلم های شبیه آن به محققان این امکان را داد تا اعمال نفوذ در سلول ها را به وسیله تغییر ژنتیکی را در تقسیم سلولی و رشد را ببینند تا اگر ژن مورد نظرشان کارایی لازم را نداشت آنرا با ژن دیگری تعویض کنند.
پلتیر گفت: هدف ما شناخت کارایی هر ژن در سلول است تا بتوان مدل کاملی از کارکرد یک سلول را بوجود آورد، اما تاکنون به این هدف نرسیده اند. از ۷ ژنی که در رشد و تقسیم سلولی نقش دارند تنها کارایی ۲ تا از آنها شناسایی شده است و ۵ تای دیگر هنوز کارکرد ناشناخته ای دارند.