ԳՄՕ-ների ավելի լայն կիրառմանը կնպաստի կենսամեկուսացման ռազմավարությունը

Բնության մեջ բացակայող, լաբորատոր պայմաններում ստացված և արժեքավոր, օգտակար հատկանիշներով օժտված օրգանիզմների՝ գենետիկորեն մոդիֆիկացված օրգանիզմների (ԳՄՕ), մասնավորապես՝ գենետիկորեն մոդիֆիկացված միկրոօրգանիզմների (ԳՄՄ) կիրառումը դեռևս վիճելի հարց է:

Նկարում ներկայացված է հատուկ փոխադրիչով ֆոսֆիտի (Pt) անցումը բջիջ և
 ֆոսֆիտ-դեհիդրոգենազ (PtxD) ֆերմենտով նրա հետագա փոխակերպումը ֆոսֆատի (Pi),
 որն էլ օգտագործվում է ԴՆԹ-ի, ՌՆԹ-ի, լիպիդների սինթեզի համար: Աղբյուրը՝  Science Daily

Չնայած ԳՄՕ-ների, հատկապես՝ գենետիկորեն մոդիֆիկացված միկրոօրգանիզմների կիրառումը կարող է բարելավել մարդկանց կյանքը զանազան առումներով, նրանց օգտագործումը տասնամյակներ շարունակ խստորեն սահմանափակված է օրենսդրությամբ՝ ԳՄՄ-ների դեպի արտաքին միջավայր անցնելու արդյունքում անկանխատեսելի հետևանքներից խուսափելու նպատակով:  

Գենետիկորեն մոդիֆիկացված միկրոօրգանիզմներն էական նշանակություն ունեն քիմիական, դեղագործական և սննդի արտադրություններում: Սինթետիկ կենսաբանության և գենոմիկայի բնագավառներում գրանցված վերջին հաջողությունների շնորհիվ ավելի է մեծանում այնպիսի գենետիկորեն մոդիֆիկացված միկրոօրգանիզմների անհրաժեշտությունը, որոնք անվտանգ կլինեն լաբորատորիայից դուրս օգտագործման համար: ԳՄՄ-ների կիրառման գլխավոր սահմանափակումներից մեկը շրջակա միջավայրում դրանց անվերահսկելի բազմացումն է և տարածումը, ինչն էլ լինելով անկանխատեսելի, կարող է վտանգել մարդկանց կյանքը և առողջությունը, ինչպես նաև կենսաբազմազանության գոյությունը: 


Հետազոտողները, գիտակցելով ԳՄՄ-ների առավելությունները և կիրառման լայն հնարավորությունները, կարևոր են համարում անվտանգության ռազմավարությունների մշակումը, որոնց միջոցով հնարավոր կլինի վերահսկել նրանց բազմացումն ու տարածումը, հետևաբար նաև ընդլայնել դրանց կիրառումը՝ մեղմացնելով օրենքի սահմանափակումները: Այդ պատճառով էլ Հիրոսիմա համալսարանի պրոֆեսորներ Ռյուիչի Հիրոտան և Ակիո Կուրոդան, մշակել են կենսամեկուսացման առավել անվտանգ ռազմավարություն, որը հիմնված է ֆոսֆիտի յուրացման վրա:

Կենսամեկուսացման ռազմավարություններն այն մեթոդներն են, որոնք օգտագործվում են ԳՄՕ-ների "արտահոսքը" դեպի շրջակա միջավայր կամ իրենց օգտագործման տարածքի սահմաններից դուրս ԳՄՕ-ների բազմացումը կանխելու նպատակով: Հիմնականում կիրառվում են հետևյալ 2 ձևերը. "ինքնաոչնչացում", երբ շրջակա միջավայր անցած ԳՄՕ-ները որոշակի ժամանակ անց ինքնուրույն մահանում են, և "սննդանյութերի անհրաժեշտություն", երբ ԳՄՕ-ները ստեղծվում են այնպես, որ ոչնչանան՝ սննդի որոշակի աղբյուրի հեռացման դեպքում:

Կենսամեկուսացման մեթոդը հնարավորություն է տալիս ստեղծել կամ կառուցել այնպիսի ԳՄՄ-ներ, որոնք կարող են աճել միայն որոշակի պայմաններում:

Բոլոր կենդանի օրգանիզմների գոյության և նորմալ կենսագործունեության համար անհրաժեշտ տարրերից  մեկը ֆոսֆորն է, որը հանդիսանում է բջջի կազմի մեջ մտնող մի շարք կարևոր միացությունների, մասնավորապես՝ նուկլեինաթթուների բաղադրիչ: Շրջակա միջավայրում ֆոսֆորը հիմնականում ներկայացված է ֆոսֆատների և ֆոսֆորական թթվի եթերների ձևով: Բակտերիաների ճնշող մեծամասնության համար ֆոսֆորի աղբյուր են հանդիսանում բնության մեջ հանդիպող ֆոսֆատները: Սակայն, որոշ բակտերիաներ ունակ են յուրացնել ֆոսֆորի այնպիսի միացություններ, ինչպիսիք են ֆոսֆիտները և ավելի հազվադեպ հիպոֆոսֆիտները: Վերջին 2 միացությունները հազվադեպ են հանդիպում բնության մեջ: 

Հիրոսիմա համալսարանի հետազոտողները պարզել են, որ Ralstonia sp. 4506 շտամի բակտերիաներն ունակ են յուրացնել արհեստական ծագման ֆոսֆիտները: Ֆոսֆիտները հանդիսանում են մետաղապատման արդյունաբերական թափոններից մեկը և չեն հանդիպում բնության մեջ, հետևաբար հնարավոր է հեշտությամբ վերահսկել ֆոսֆիտների առկայությունը և գնահատել ԳՄՕ-ների բազմացումն այդ պայմաններում: Ralstonia sp. 4506-ի ֆոսֆիտների յուրացման համար պատասխանատու գեներն անջատելով և ներկառուցելով աղիքային ցուպիկի (E. coli) գենոմում, ստացվել են բջիջներ, որոնք ունակ են եղել փոխադրել ֆոսֆիտները դեպի բջջի ներս: Սակայն, մոդիֆիկացված աղիքային ցուպիկի բջիջները դեռևս պահպանել են ֆոսֆատի փոխադրման հատկությունները և կարողացել են գոյատևել և՛ ֆոսֆիտների, և՛ ֆոսֆատների միջավայրում: Այս բջիջները հեշտությամբ կարող են անցնել այլ միջավայր և տարածվել: Դրանից խուսափելու համար ֆոսֆատները բջջի ներս անցկացնող փոխադրիչները կոդավորող գեները հեռացվել են, ինչի արդյունքում ստացվել է միկրոօրգանիզմ, որը կարող է բազմանալ ֆոսֆիտի, բայց ոչ ֆոսֆատի միջավայրում: Հետագայում, երբ բջիջներին զրկել են ֆոսֆիտից, նրանց թիվը նվազել է՝ 2 շաբաթվա ընթացքում հասնելով զրոյի, այսինքն՝ իրենց սննդի աղբյուրի բացակայության պայմաններում բջիջները ոչնչացել են: Սա կենսամեկուսացման ռազմավարության երկրորդ մեթոդն է: Սակայն գիտնականները պարզեցին նաև, որ նույնիսկ երբ նոր ստեղծված ԳՄՕ-ները տեղափոխվում էին ֆոսֆիտ պարունակող թարմ սննդամիջավայր, բջիջների քանակը 2 շաբաթ հետո միևնույն է սկսում էր նվազել: Հնարավոր է, որ այս ռազմավարությունն իր մեջ ընդգրկում է նաև "ինքնաոչնչացման միացում" մեխանիզմը: 

Այսպիսով, ֆոսֆիտի յուրացման վրա հիմնված կենսամեկուսացման ռազմավարությունը, որը հնարավոր է հեշտությամբ փոփոխել և ադապտացնել այլ միկրոօրգանիզմների մոդիֆիկացիայի համար, կարող է նպաստել լաբորատոր պայմաններից դուրս ԳՄՕ-ների անվտանգ օգտագործմանը և դրանց կիրառության ընդլայնմանը: 

Աղբյուրներ՝ Science Daily, Nature Scientific Reports