Παρόλο που το M.genitalium είναι ένας εξαιρετικά απλός οργανισμός, η προσομοίωσή του φέρνει τη σημερινή τεχνολογία στα όριά της, επισημαίνουν οι ερευνητές.Ένα διαφορετικό είδος του γένους Mycoplasma αποτέλεσε εξάλλου τη βάση για τη «Σύνθια», τον πρώτο οργανισμό με γονιδίωμα εργαστηρίου.
Εικονικό κύτταρο
Η νέα έρευνα, η οποία δημοσιεύεται στην έγκριτη επιθεώρηση Cell, ανοίγει το δρόμο για τη δημιουργία ακόμα πιο περίπλοκων εικονικών μορφών ζωής, οι οποίες θα επιτρέψουν στους μοριακούς βιολόγους και τους γιατρούς να κατανοήσουν βασικές κυτταρικές διεργασίες που σχετίζονται με περίπλοκες ασθένειες όπως ο καρκίνος. Θα επιτρέψουν επίσης στις φαρμακοβιομηχανίες να σχεδιάζουν φάρμακα παρακάμπτοντας τις τεχνικά απαιτητικές και δαπανηρές εργαστηριακές δοκιμές.
Μέχρι σήμερα, ο σχετικά νέος ερευνητικός κλάδος της υπολογιστικής βιολογίας είχε καταφέρει να δημιουργήσει προσομοιώσεις μεμονωμένων μεταβολικών διαδικασιών, όπως η παραγωγή πρωτεϊνών με βάση την πληροφορία που κωδικοποιεί ένας μικρός αριθμός γονιδίων.Το νέο επίτευγμα το μη κερδοσκοπικού Ινστιτούτου J. Craig Venter και του Στάνφορντ προχωρά τώρα ένα γιγάντιο άλμα μπροστά: το λογισμικό προσομοιώνει όλες τις αντιδράσεις ανάμεσα σε 28 κατηγορίες βιομορίων, συμπεριλαμβανομένου του DNA, του RNA και μικρών μορίων που ονομάζονται μεταβολίτες και παράγονται από τις κυτταρικές διεργασίες.Για τη δημιουργία του εικονικού βακτηρίου, οι ερευνητές αξιοποίησαν τις πληροφορίες από 900 και πλέον επιστημονικές δημοσιεύσεις.
Από τον προγραμματισμό στη βιολογία
Η δημιουργία του υπολογιστικού μοντέλου βασίστηκε σε μια προσέγγιση που ονομάζεται «αντικειμενοστρεφής προγραμματισμός» και χρησιμοποιείται στην ανάπτυξη συστημάτων λογισμικού. Το τελικό πρόγραμμα αποτελείται από υπομονάδες που λειτουργούν ανεξάρτητα αλλά συνεργάζονται μεταξύ τους.«Η βασική ιδέα μοντελοποίησης που είχαμε πριν μερικά χρόνια ήταν να μοιράσουμε τη λειτουργικότητα του κυττάρου σε υπομονάδες, τις οποίες μπορούσαμε να μοντελοποιήσουμε ανεξάρτητα, την καθεμία με δικά της μαθηματικά, και στη συνέχεια να ενσωματώσουμε αυτά τα υπομοντέλα σε ένα τελικό σύνολο» εξηγεί ο Μάρκους Κόβερτ, καθηγητής Εμβιομηχανικής στο Στάνφορντ και επικεφαλής της μελέτης.Στην τελική μορφή του, το λογισμικό χρειάζεται 9 με 10 ώρες για να προσομοιώσει μία κυτταρική διαίρεση -περίπου όσο χρειάζεται το βακτήριο για να ολοκληρώσει μια διαίρεση στο φυσικό του περιβάλλον.«Το ερώτημα που μας απασχολεί τώρα είναι τι θα συνέβαινε αν εφαρμόζαμε την ίδια προσέγγιση σε έναν μεγαλύτερο οργανισμό όπως η Escherichia coli [το καλύτερα μελετημένο βακτήριο] ή ακόμα και σε ένα ανθρώπινο κύτταρο» σχολιάζει ο Δρ Κόβερτ.Όπως επισημαίνει, κάθε κύτταρο της E.coli φέρει 4.288 γονίδια, διπλασιάζεται σε μόλις 20 με 30 λεπτά και βασίζεται σε πολύ περισσότερες μοριακές αλληλεπιδράσεις. Θα ήταν άραγε δυνατό να προσομοιωθεί αυτό το περίπλοκο βακτήριο σε πραγματικό χρόνο;«Θα έχω την απάντηση σε ένα-δύο χρόνια» υποστηρίζει ο Δρ Κόβερτ.