Μια σειρά από πρόσφατες δημοσιεύσεις (περίπου 10) αναφέρονται σε ένα σημαντικό ορόσημο: τη δημιουργία ενός στελέχους ζύμης που διαθέτει περισσότερο από 50% συνθετικό DNA.
Τα συνθετικά γονιδιώματα δημιουργούνται με το σχεδιασμό και τη συναρμολόγηση αλληλουχιών DNA που στη συνέχεια εισάγονται στα κύτταρα ενός οργανισμού, επιτρέποντας ουσιαστικά στους ερευνητές να «φορτώσουν» τον οργανισμό με ορισμένα χαρακτηριστικά. Είναι ένας τομέας έρευνας στη συνθετική βιολογία που χρησιμοποιεί τις πιο πρόσφατες εξελίξεις στη μοριακή βιολογία, τη γενετική μηχανική και τη γονιδιακή σύνθεση.
Η σύνθεση του γονιδιώματος ενός ζυμομύκητα είναι τεχνολογικά πιο προκλητική από ένα βακτηριακό γονιδίωμα. Μια ομάδα επιστημόνων, με επικεφαλής τον καθηγητή Tom Ellis του Imperial College του Λονδίνου και τον Dr Ben Blount από το Πανεπιστήμιο του Nottingham, κατασκεύασαν μια συνθετική έκδοση του χρωμοσώματος XI της ζύμης. Το χρωμόσωμα XI είναι ένα από τα 16 χρωμοσώματα που συνθέτουν το γονιδίωμά της και έχει μια αλληλουχία DNA με περισσότερα από 660.000 ζεύγη βάσεων, όπως περιγράφεται στο Cell Genomics. Το συνθετικό χρωμόσωμα, που ονομάζεται SynXI, μπορεί να αντικαταστήσει το φυσικό επιτρέποντας στο κύτταρο του ζυμομύκητα να αναπτυχθεί κανονικά.
Στο πλαίσιο του 15ετούς International Synthetic Yeast Genome Collaboration Project (Sc2.0), που είναι μια παγκόσμια κοινοπραξία, η οποία εργάζεται για την ανάπτυξη του πρώτου συνθετικού ευκαρυωτικού γονιδιώματος από την αρχή, άλλα 14 συνθετικά χρωμοσώματα έχουν επίσης ολοκληρωθεί και απελευθερωθεί από άλλες ομάδες. Η διεθνής αυτή κοινοπραξία, που αποτελείται από επιστήμονες από τις ΗΠΑ, την Κίνα, τη Σιγκαπούρη, το Ηνωμένο Βασίλειο, τη Γαλλία, την Αυστραλία και την Ιαπωνία σχεδιάζει να δημοσιεύσει και να ολοκληρώσει το πρώτο τεχνητό γονιδίωμα ευκαρυωτικού στον κόσμο τον επόμενο χρόνο, φέρνοντας μαζί όλα αυτά τα χρωμοσώματα.
Αντί να είναι ένα πιστό αντίγραφο του φυσικού γονιδιώματος, το συνθετικό γονιδίωμα Sc2.0 έχει σχεδιαστεί με νέα χαρακτηριστικά που δίνουν στα κύτταρα νέες ικανότητες που δεν υπάρχουν στη φύση. Ένα από αυτά τα χαρακτηριστικά επιτρέπει στους ερευνητές να αναγκάσουν τα κύτταρα να ανακατεύουν τα γονίδιά τους δημιουργώντας εκατομμύρια διαφορετικές εκδοχές κυττάρων με διαφορετικά χαρακτηριστικά. Στη συνέχεια, μπορούν να επιλεγούν άτομα με βελτιωμένες ιδιότητες για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών στην ιατρική, τη βιοενέργεια και τη βιοτεχνολογία.
Αυτή είναι η πρώτη προσπάθεια κατασκευής ενός συνθετικού γονιδιώματος ενός ευκαρυωτικού κυττάρου - ενός ζωντανού οργανισμού με πυρήνα, όπως ζώα, φυτά και μύκητες. Η μαγιά ήταν ο οργανισμός επιλογής για το έργο, καθώς διαθέτει ένα σχετικά συμπαγές γονιδίωμα και έχει την έμφυτη ικανότητα να συρράπτει το DNA μαζί, επιτρέποντας στους ερευνητές να δημιουργήσουν συνθετικά χρωμοσώματα μέσα στα κύτταρα ζύμης.
