Hva er syntetisk genetikk?

Syntetisk genomikk er et felt innen biokjemi med fokus på dannelsen av genomet - den komplette sammensetningen av en organisms genetiske, eller arvelige, informasjon som er nødvendig for at organismen kan opprettholde livet. Genomet til en organisme består av deoksyribonukleinsyre (DNA) molekyler som danner en kode. Deler av denne koden, kalt gener, kontrollerer dannelsen og interaksjonen av proteiner i organismenes celler, slik at organismen kan fungere. I syntetisk genomikk manipulerer og gjenskaper genomer til forskningsformål eller til praktiske anvendelser innen medisin og biodrivstoffproduksjon.

DNA består av repeterende strukturelle enheter kalt nukleotider, som danner basepar og skaper mønstrene som utgjør den genetiske koden. Nukleotider og DNA-sekvenser blir produsert kunstig for en rekke biokjemiske anvendelser, men syntetisk genomikk er en mer involvert prosess. For å skape et funksjonelt syntetisk genom, må det naturlige genomet være kjent i sin helhet og enten kopiert nøyaktig eller modifisert på en slik måte at ingen viktige funksjoner blir berørt.

I 2010 opprettet et forskerteam basert på J. Craig Venter Institute i Rockville, Maryland det første syntetiske bakteriegenomet. Bakterien, Mycoplasma mycoides, har et genom som består av en million basepar. Teamet var i stand til å gjenskape bakteriens naturlige genom ved hjelp av syntetisk produserte nukleotider og introdusere det syntetiske genomet i en annen bakteries celle, og erstatte bakteriens DNA med det syntetiske Mycoplasma mycoides DNA. Med det nye genomet på plass begynte cellen å fungere som en normal Mycoplasma mycoides-celle, med alle dens funksjoner intakt.

Komplikasjoner ved syntese av et genom kan lett oppstå på grunn av kompleksiteten i de involverte systemene. Hvis for eksempel et basepar ikke er på plass eller mangler, kan det hende at cellen ikke fungerer i det hele tatt. Tilsvarende må de biokjemiske prosessene som cellen leser og implementerer informasjonen i DNAet, og de kjemiske interaksjonene i cellemiljøet med DNAet være korrekte.

Syntetisk genomikk-teknologi kan tilpasses industrielle og kommersielle applikasjoner, for eksempel produksjon av biodrivstoff. Fra og med 2011 forsker noen selskaper på muligheten for å lage syntetiske alger som er mer effektive enn naturlig forekommende alger ved fangst og prosessering av karbondioksid til brukbare stoffer. Mange forskere mener at ingeniøralger på denne måten kan gjøre produksjonen av biodrivstoff mer kostnadseffektiv og kommersielt levedyktig.

Andre prosjekter innen syntetisk genomikk involverer kun syntetisering av en del av et genom for å modifisere en organisme for bruk i industriell eller vitenskapelig kapasitet. Et eksempel er modifisering av plantegenom for å gjøre avlinger mer motstandsdyktige mot tørke eller skadedyr. I medisin kan mikrober bli genetisk endret for å fungere som rettsmidler for visse sykdommer eller hjelpe til med genterapi.