Artipisyal nga minimal nga mga selula: Pagmugna og igong kinabuhi alang sa medikal nga panukiduki

• Author:
• Ngalan sa tagsulat

  Quantumrun Foresight
• Disyembre 23, 2022

Katingbanan sa panabut

Ang pagsuhid sa mga kinahanglanon sa kinabuhi, ang mga siyentista nagpamenos sa mga genome aron makamugna og gamay nga mga selyula, nga nagpadayag sa kinauyokan nga mga gimbuhaton nga gikinahanglan alang sa kinabuhi. Kini nga mga paningkamot misangpot sa wala damha nga mga nadiskobrehan ug mga hagit, sama sa dili regular nga mga porma sa selula, nga nag-aghat sa dugang nga paghashas ug pagsabot sa genetic nga mga kinahanglanon. Kini nga panukiduki naghatag dalan alang sa mga pag-uswag sa sintetikong biology, nga adunay potensyal nga aplikasyon sa pagpalambo sa tambal, pagtuon sa sakit, ug personal nga medisina.

Artipisyal nga minimal nga mga cell konteksto

Ang artificial minimal cells o genome minimization maoy usa ka praktikal nga sintetikong biology nga pamaagi para sa pagsabot kung giunsa sa interaksyon tali sa importanteng mga gene nga nagpatunghag importanteng physiological nga proseso. Ang genome minimization migamit ug design-build-test-learn nga pamaagi nga nagsalig sa ebalwasyon ug kombinasyon sa modular genomic segments ug impormasyon gikan sa transposon mutagenesis (ang proseso sa pagbalhin sa mga gene gikan sa usa ka host ngadto sa lain) aron makatabang sa paggiya sa pagtangtang sa gene. Kini nga pamaagi nagpamenos sa bias sa pagpangita sa importanteng mga gene ug naghatag sa mga siyentista sa mga himan sa pag-usab, pagtukod pag-usab, ug pagtuon sa genome ug unsa ang gibuhat niini.

Niadtong 2010, gipahibalo sa mga siyentista sa J. Craig Venter Institute (JVCI) nga nakabase sa US nga malampuson nilang natangtang ang DNA sa bacteria nga Mycoplasma capricolum ug gipulihan kini sa computer-generated DNA base sa laing bacteria, Mycoplasma mycoides. Ang team nag-ulohan sa ilang bag-ong organismo nga JCVI-syn1.0, o 'Synthetic,' sa mubo. Kini nga organismo mao ang una nga nag-replika sa kaugalingon nga mga espisye sa Yuta nga gilangkuban sa mga ginikanan sa kompyuter. Gibuhat kini aron matabangan ang mga siyentista nga masabtan kung giunsa ang paglihok sa kinabuhi, sugod sa mga selula pataas. 

Kaniadtong 2016, gimugna sa team ang JCVI-syn3.0, usa ka organismo nga adunay usa ka selula nga adunay gamay nga mga gene kaysa sa bisan unsang lain nga nahibal-an nga porma sa yano nga kinabuhi (473 ra nga mga gene kung itandi sa 1.0 nga mga gene sa JVCI-syn901). Bisan pa, ang organismo milihok sa dili matag-an nga mga paagi. Imbes nga magpatunghag himsog nga mga selula, nagmugna kinig mga katingad-an nga porma sa panahon sa pagkopya sa kaugalingon. Naamgohan sa mga siyentista nga daghan kaayong gene ang ilang gikuha gikan sa orihinal nga selula, lakip ang mga responsable sa normal nga pagbahin sa selula. 

Makasamok nga epekto

Determinado nga makapangita og himsog nga organismo nga adunay pinakagamay nga mga gene nga posible, ang mga biophysicist gikan sa Massachusetts Institute of Technology (MIT) ug sa National Institute of Standards and Technology (NIST) mi-remix sa JCVI-syn3.0 code niadtong 2021. Nakahimo sila og usa ka bag-ong variant nga gitawag og JCVI-syn3A. Bisan tuod kining bag-ong selula aduna lamang ug 500 ka gene, kini naggawi nga mas sama sa usa ka regular nga selula tungod sa trabaho sa mga tigdukiduki. 

Ang mga siyentista naningkamot sa paghukas sa selula sa dugang pa. Kaniadtong 2021, usa ka bag-ong sintetikong organismo nga nailhan nga M. mycoides JCVI-syn3B ang milambo sulod sa 300 ka adlaw, nga nagpakita nga mahimo kini mag-mutate sa lainlaing mga kahimtang. Ang mga bioengineer malaumon usab nga ang usa ka mas hapsay nga organismo makatabang sa mga siyentipiko sa pagtuon sa kinabuhi sa labing sukaranan nga lebel niini ug masabtan kung giunsa ang pag-uswag sa mga sakit.

Niadtong 2022, usa ka grupo sa mga siyentista gikan sa University of Illinois sa Urbana-Champaign, JVCI, ug Technische Universität Dresden nga nakabase sa Germany ang naghimo ug modelo sa kompyuter sa JCVI-syn3A. Kini nga modelo tukma nga makatagna sa iyang tinuod nga kinabuhi nga analog nga pagtubo ug molekular nga istruktura. Kaniadtong 2022, kini ang labing kompleto nga modelo sa tibuuk nga cell nga gi-simulate sa usa ka kompyuter.

Kini nga mga simulation makahatag ug bililhong impormasyon. Kini nga datos naglakip sa metabolismo, pagtubo, ug genetic nga mga proseso sa impormasyon sa usa ka cell cycle. Ang pagtuki nagtanyag ug pagsabot sa mga prinsipyo sa kinabuhi ug sa unsang paagi ang mga selula mogamit ug enerhiya, lakip na ang aktibong pagdala sa mga amino acid, nucleotides, ug mga ion. Samtang ang gamay nga panukiduki sa selula nagpadayon sa pagtubo, ang mga siyentista makahimo og mas maayo nga sintetikong mga sistema sa biology nga magamit sa paghimo og mga tambal, pagtuon sa mga sakit, ug pagdiskobre sa mga genetic nga terapiya.

Mga implikasyon sa artipisyal nga minimal nga mga selula

Ang mas lapad nga mga implikasyon sa pag-uswag sa artipisyal nga minimal nga mga selula mahimong maglakip sa: 

• Daghang global nga kolaborasyon aron makamugna ang mga gihuboan apan naglihok nga mga sistema sa kinabuhi alang sa panukiduki.
• Gidugangan ang pagkat-on sa makina ug paggamit sa pagmodelo sa kompyuter aron mapa ang mga biyolohikal nga istruktura, sama sa mga selula sa dugo ug mga protina.
• Ang advanced synthetic biology ug machine-organism hybrids, lakip ang body-on-a-chip ug buhi nga mga robot. Bisan pa, kini nga mga eksperimento mahimong makadawat mga reklamo sa pamatasan gikan sa pipila nga mga siyentipiko.
• Ang ubang mga kompanya sa biotech ug biopharma grabe nga namuhunan sa mga inisyatibo sa sintetikong biology aron mapadali ang pag-uswag sa tambal ug terapiya.
• Nadugangan nga kabag-ohan ug mga nadiskobrehan sa genetic editing samtang ang mga siyentista nakakat-on og dugang mahitungod sa mga gene ug unsaon kini pagmaniobra.
• Gipauswag nga mga regulasyon sa biotechnological nga panukiduki aron masiguro ang pamatasan nga pamatasan, pagpanalipod sa integridad sa siyensya ug pagsalig sa publiko.
• Ang pagtungha sa bag-ong mga programa sa edukasyon ug pagbansay nga naka-focus sa sintetikong biology ug artipisyal nga mga porma sa kinabuhi, nga nagsangkap sa sunod nga henerasyon sa mga siyentipiko nga adunay espesyal nga kahanas.
• Pagbalhin sa mga estratehiya sa pag-atiman sa panglawas padulong sa personal nga tambal, paggamit sa mga artipisyal nga mga selula ug sintetikong biology alang sa gipahiangay nga mga pagtambal ug mga diagnostic.

Mga pangutana nga hunahunaon

• Kung nagtrabaho ka sa natad sa sintetikong biology, unsa ang ubang mga benepisyo sa gamay nga mga selula?
• Sa unsang paagi ang mga organisasyon ug mga institusyon magtinabangay aron mapauswag ang sintetikong biology?