Süni minimal hüceyrələr: Tibbi tədqiqatlar üçün kifayət qədər həyat yaratmaq

• Author:
• Author adı

  Quantumrun Uzaqgörməsi
• Dekabr 23, 2022

Anlayış xülasəsi

Həyatın əsaslarını araşdıran elm adamları, həyat üçün zəruri olan əsas funksiyaları aşkar edərək, minimal hüceyrələr yaratmaq üçün genomları azaldırlar. Bu səylər qeyri-müntəzəm hüceyrə formaları kimi gözlənilməz kəşflərə və çətinliklərə gətirib çıxardı və genetik əsasların daha da təkmilləşdirilməsinə və başa düşülməsinə səbəb oldu. Bu tədqiqat sintetik biologiyada irəliləyişlərə yol açır, dərmanların hazırlanmasında, xəstəliklərin öyrənilməsində və fərdiləşdirilmiş tibbdə potensial tətbiqlərlə.

Süni minimal hüceyrə konteksti

Süni minimal hüceyrələr və ya genomun minimuma endirilməsi əsas genlər arasındakı qarşılıqlı əlaqənin həyati fizioloji proseslərə necə səbəb olduğunu anlamaq üçün praktiki sintetik biologiya yanaşmasıdır. Genomun minimuma endirilməsi modul genomik seqmentlərin qiymətləndirilməsinə və kombinasiyasına və transpozon mutagenezindən (genlərin bir anadan digərinə ötürülməsi prosesi) əldə edilən məlumatlara əsaslanan dizayn-qurma-test-öyrənmə metodundan istifadə edərək, gen silinmələrini istiqamətləndirir. Bu üsul əsas genləri taparkən qərəzliyi azaldıb və alimlərə genomu və onun nə etdiyini dəyişdirmək, yenidən qurmaq və öyrənmək üçün alətlər verdi.

2010-cu ildə ABŞ-da yerləşən J. Craig Venter İnstitutunun (JVCI) alimləri Mycoplasma capricolum bakteriyasının DNT-sini uğurla aradan qaldırdıqlarını və onu başqa bir bakteriya, Mycoplasma mycoides əsasında kompüter tərəfindən yaradılmış DNT ilə əvəz etdiklərini elan etdilər. Komanda yeni orqanizmlərini JCVI-syn1.0 və ya qısaca “Sintetik” adlandırdı. Bu orqanizm yer üzündə kompüter valideynlərindən ibarət ilk özünü çoxaldan növ idi. O, elm adamlarına hüceyrələrdən başlayaraq həyatın necə işlədiyini anlamağa kömək etmək üçün yaradılmışdır. 

2016-cı ildə komanda JCVI-syn3.0, sadə həyatın hər hansı digər məlum formalarından daha az genə malik birhüceyrəli orqanizm yaratdı (JVCI-syn473-ın 1.0 geni ilə müqayisədə cəmi 901 gen). Ancaq orqanizm gözlənilməz şəkildə hərəkət etdi. Sağlam hüceyrələr istehsal etmək əvəzinə, özünü çoxalma zamanı qəribə formalı olanlar yaratdı. Elm adamları, normal hüceyrə bölünməsindən məsul olanlar da daxil olmaqla, orijinal hüceyrədən çoxlu gen çıxardıqlarını başa düşdülər. 

Dağıdıcı təsir

Massaçusets Texnologiya İnstitutunun (MIT) və Milli Standartlar və Texnologiya İnstitutunun (NIST) biofizikləri mümkün olan ən az genə malik sağlam orqanizm tapmaqda qərarlı olan 3.0-ci ildə JCVI-syn2021 kodunu yenidən qarışdırdılar. JCVI-syn3A adlı yeni variant. Bu yeni hüceyrədə cəmi 500 gen olsa da, tədqiqatçıların işi sayəsində daha çox adi hüceyrə kimi davranır. 

Alimlər hüceyrəni daha da soymaq üçün çalışırlar. 2021-ci ildə M. mycoides JCVI-syn3B kimi tanınan yeni sintetik orqanizm 300 gün ərzində təkamül edərək onun müxtəlif şəraitlərdə mutasiya edə biləcəyini nümayiş etdirdi. Biomühəndislər də optimistdirlər ki, daha sadələşdirilmiş orqanizm alimlərə həyatı ən sadə səviyyədə öyrənməyə və xəstəliklərin necə inkişaf etdiyini başa düşməyə kömək edə bilər.

2022-ci ildə İllinoys Universitetinin Urbana-Champaign, JVCI və Almaniyada yerləşən Technische Universität Drezdendən olan bir qrup elm adamı JCVI-syn3A kompüter modelini yaratdı. Bu model onun real həyatdakı analoqunun böyüməsini və molekulyar quruluşunu dəqiq proqnozlaşdıra bilirdi. 2022-ci ilə qədər bu, kompüterin simulyasiya etdiyi ən tam hüceyrə modeli idi.

Bu simulyasiyalar dəyərli məlumat verə bilər. Bu məlumatlara hüceyrə dövrü ərzində metabolizm, böyümə və genetik məlumat prosesləri daxildir. Təhlil həyat prinsipləri və amin turşularının, nukleotidlərin və ionların aktiv daşınması da daxil olmaqla, hüceyrələrin enerjini necə istehlak etdiyi barədə məlumat verir. Minimal hüceyrə tədqiqatı böyüməyə davam etdikcə, elm adamları dərmanlar hazırlamaq, xəstəlikləri öyrənmək və genetik müalicələri kəşf etmək üçün istifadə edilə bilən daha yaxşı sintetik biologiya sistemləri yarada bilərlər.

Süni minimal hüceyrələrin təsiri

Süni minimal hüceyrələrin inkişafının daha geniş təsirləri aşağıdakıları əhatə edə bilər: 

• Tədqiqat üçün soyulmuş, lakin işləyən həyat sistemləri yaratmaq üçün daha çox qlobal əməkdaşlıq.
• Qan hüceyrələri və zülallar kimi bioloji strukturları xəritələşdirmək üçün artan maşın öyrənməsi və kompüter modelləşdirməsindən istifadə.
• Qabaqcıl sintetik biologiya və maşın-orqanizm hibridləri, o cümlədən çip üzərində bədən və canlı robotlar. Bununla belə, bu təcrübələr bəzi elm adamlarından etik şikayətlər ala bilər.
• Bəzi biotexnoloji və biofarma firmaları dərman və terapiya inkişaflarını sürətləndirmək üçün sintetik biologiya təşəbbüslərinə böyük sərmayə qoyurlar.
• Alimlər genlər və onların necə manipulyasiya oluna biləcəyi haqqında daha çox məlumat əldə etdikcə, genetik redaktədə yeniliklər və kəşflər artır.
• Həm elmi dürüstlüyü, həm də ictimai etimadı qoruyan etik təcrübələri təmin etmək üçün biotexnoloji tədqiqatlar üzrə təkmilləşdirilmiş qaydalar.
• Sintetik biologiya və süni həyat formalarına yönəlmiş yeni təhsil və təlim proqramlarının yaranması, gələcək nəsil alimlərin xüsusi bacarıqlarla təchiz edilməsi.
• Fərdi müalicə və diaqnostika üçün süni hüceyrələrdən və sintetik biologiyadan istifadə edərək, səhiyyə strategiyalarında fərdiləşdirilmiş tibbə keçid.

Nəzərə alınmalı suallar

• Sintetik biologiya sahəsində işləyirsinizsə, minimal hüceyrələrin digər faydaları nələrdir?
• Sintetik biologiyanı inkişaf etdirmək üçün təşkilatlar və qurumlar necə birlikdə işləyə bilər?