Talán többségünkben nem is tudatosult, hogy az élelmiszerektől a ruhákon át a különféle gyógyszerekig mennyi minden származik génmódosított növényekből vagy baktériumokból. Ezek előállításához a génsebészet hajnalán még csak egykét gént módosítottak a kutatók. Ám grandiózusabb tervek, például az üzemanyagot előállító algák létrehozásához ennél gyökeresebb változtatásokat kell végrehajtani. A csak néhány gént érintő módosítások is időés pénzigényes eljárásokat igényelnek. Egy malária elleni gyógyszer hatóanyagának (artemisin) előállítására képes élesztőgomba létrehozásához kb. egy tucat gént kellett módosítani, ám a munka már 150 személyévbe és 25 millió dollárba került, és a gyógyszer kereskedelmi előállítása még el sem kezdődött.

A feladat azért ilyen bonyolult, mert a biológiai rendszerek nagyon összetettek. Egyetlen tulajdonságot különböző géncsoportok összehangolt működése szabályozhat. Apró változtatások előre nem sejthető (és negatív) változásokat idézhetnek elő. Sok biológus szerint a megoldást a próbálgatási lépések elhagyása jelenthetné. Ők készen beszerezhető „plug-and-play” alkotórészek gyűjteményét állítják elő, melyek egymáshoz illesztve megbízható biológiai rendszert hoznak létre.

George Church, a Harvard Medical School genetikusa, és a humán genom projekt egyik alapítója szerint ennél gyorsabb módszer is létezik (erről a New Scientist június végi száma ad hírt). Egy adott tulajdonságban részt vevő genetikai séma minden részletének megtervezése helyett azt javasolja, hogy a kutatók hozzanak létre sok-sok génváltozatot, majd a legjobban működőt szelektálják ki. Az elképzelés nem eredeti, hiszen az irányított evolúció felhasználásával ma már sok mindent előállíthatunk. Church kutatócsoportja azonban egész élőlények előállítására képes készüléket hozott létre, mely példátlan mértékben és sebességgel dolgozik. Egyszerre képes hozzáadni, kikapcsolni, vagy megváltoztatni több ezer gént.

Az első „evolúciós gépet” Harris Wang, egy Church laboratóriumában dolgozó diák állította össze. Wang kis mennyiségű likopint (ettől az anyagtól piros a paradicsom) termelő E. coli -baktériumtörzset használt, melyet korábban úgy módosítottak, hogy némi virális enzimet is termeljen.

Ezután 50 000, a likopintermelésben részt vevő 24 gént tartalmazó DNS-szakasszal majdnem teljesen azonos szekvenciájú DNS-szálat szintetizált, melyek reményei szerint a likopintermelést befolyásoló módosításokat tartalmaztak. Ezt követően a baktériumot és a DNS-t betették az evolúciós gépbe. Miután a baktérium szaporodásnak indult, összekeverték a DNS-szálakkal, majd elektrosokk segítségével felnyitották a sejteket, hogy a DNS bejuthasson. Ezek a DNS-szakaszok kicserélődtek a sejt genomjában lévő cél DNS-szakaszokkal. E folyamatot nevezik homológ rekombinációnak, és mivel általában nagyon ritka jelenség, ezért vetették be a virális enzimet is a kutatók. Az enzim hatására ugyanis a sejt sajátjának tekinti az idegen DNS-t, emiatt a homológ rekombináció bekövetkezésének esélye jelentősen megnő. Az eljárás a kiválasztott gének új variánsainak létrehozását célozza, miközben a genom többi részét érintetlenül hagyja. Miután kicsi a valószínűsége annak, hogy az említett 24 gén mindegyike egyszerre módosuljon bármelyik baktériumban, a kezelési ciklust újra és újra megismétlik, és így több olyan baktériumsejt is létrejöhet, melyben mind a 24 génben mutáció található. Ha az eljárást 35-ször megismétlik, becslések szerint 15 milliárd új baktériumtörzs jön létre, és ezekben különböző génváltozatok találhatók. Némelyik baktériumtörzs az eredetinél ötször több likopint termelt. Wangnak csak három napig tartott az, amit a hagyományos génsebészek egy év alatt végeztek volna el, ráadásul nagyobb hatékonysággal dolgozott.

Church az evolúciós géppel végzett eljárást többszörös, automatizált genommanipulálásnak (MAGE) nevezte el. Miután laboratóriumok ezrei vásárolnak DNS-szekvenátorokat, a kutató bízik benne, hogy automata készüléküket is sokan megveszik majd. Ha ez így lesz, joggal reménykedhet abban, hogy a gép segítségével felgyorsulhat az új mikrobák létrehozása. Egy amerikai cég megújuló üzemanyag előállítására képes E. colit akar kifejleszteni a készülékkel, de Churchék már más mikrobákra is adaptálni kezdték az eszközt, hogy minél többféle célra fel lehessen használni.

Elméletileg a MAGE növényi és állati sejtek esetében is működik. Ehhez persze új módszereket kell kidolgozni, de Church és kollégái elárulták, hogy élesztőgombákkal és emlős sejtekkel már ígéretes kísérleteket folytatnak.

Az evolúciós gépben rejlő legvadabbnak tűnő lehetőségek azonban csak most jönnek: egy sejt DNS-ének sok ezer specifikus változtatásával, lényegében újra lehet írni a genomot.

Jelenleg a legkisebb genommódosítás is idegölő munkát és csillagászati összegeket igényel. Múlt évben a humán genom projekt egyik vezetője, Craig Venter bejelentette, hogy kutatócsoportja egy baktérium teljes genomját lecserélte egy megrendelő által írtra. Mindez 400 személyévbe és 40millió dollárba került. Church szerint a MAGE ugyanezt a feladatot olcsóbban, gyorsabban és hatékonyabban tudja elvégezni.

Miután minden földi élőlény lényegében ugyanazt a genetikai kódot használja, az eltérő kódot használók a „genetikai tűzfal” mögé kerülnének, és DNS-ük semmilyen hagyományos élőlényével nem tudna kicserélődni. A kutatók szerint az ilyen lények óriási előnye az lenne, hogy ellenállóak lennének a vírusokkal szemben, ez pedig a virális fertőzésekkel szemben érzékeny ipar számára lenne igen hasznos.

A vírusbiztos élőlények létrehozása azonban veszélyeket is hordozhat. Ha az esetleg káros hatással is rendelkező lények kiszabadulnának a környezetbe, átvehetnék az uralmat versenytársaiktól. E. coli esetében ez a környezet például az ember bélcsatornája. Az ilyen veszélyekre a kutatók válasza persze az, hogy ők a lehető legnagyobb óvatossággal járnak el, és maximális biztonságra törekszenek. Churchék további célja az, hogy a MAGE-t humán őssejtek esetében is felhasználják. Az emberi genom utódokra átörökíthető módon történő megváltoztatása viszont régóta tabutéma. Church szerint azonban valamikor az in vitro megtermékenyítés és a szervátültetés is tabunak számítottak. Ha pedig egy technika beválik, a társadalom előbb-utóbb elfogadja.

Arthur Caplan amerikai bioetikus szerint, ha a MAGE humán sejtek genomjának módosítására is használható lesz, lehetőség nyílik az öröklött betegségeket okozó mutációk kiküszöbölésére. Ezzel viszont az emberek génmanipulálásának ajtaja is feltárulhat, ami viszont számtalan kérdést vet fel.

A humán génmanipulálás távolinak tűnhet, ám Caplan úgy véli, ha a technika más fajok esetében jól vizsgázik, akár 10 éven belül megvalósulhat. Nem szabad elfelejteni, hogy a teljes emberi genom megszekvenálása is szinte lehetetlennek tűnt néhány éve, ma mégis szinte rutin feladatnak számít. A legtöbb biológus egyetért abban, hogy csak idő kérdése, hogy megszülessen az a technika, melynek segítségével tetszés szerint írható át egy élőlény DNS-e. Ha Churchék sikerrel járnak, ez a jövő hamarabb eljön, mint gondolnánk.

-