Cellule minime artificiali: Crea abbastanza vita per a ricerca medica

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  Quantumrun Foresight
• December 23, 2022

Riassuntu insight

Esplorendu l'essenziali di a vita, i scientisti anu riduzzione di i genomi per creà cellule minime, chì revelanu e funzioni core necessarie per a vita. Questi sforzi anu purtatu à scuperte è sfide inespettate, cum'è forme di cellule irregolari, chì incitanu più raffinamentu è capiscenu di l'essenziali genetichi. Sta ricerca apre a strada per l'avanzamenti in a biologia sintetica, cù applicazioni potenziali in u sviluppu di droghe, studiu di e malatie è medicina persunalizata.

Cuntestu di cellule minimali artificiali

Cellule minime artificiali o minimizazione di u genoma hè un approcciu praticu di biologia sintetica per capisce cumu l'interazzione trà i geni essenziali dà origine à prucessi fisiologichi vitali. A minimizazione di u genoma hà utilizatu un metudu di design-build-test-learn chì si basava nantu à a valutazione è a cumminazione di segmenti genomici modulari è infurmazioni da a mutagenesi di transposon (u prucessu di trasferimentu di geni da un host à l'altru) per aiutà à guidà l'eliminazione di geni. Stu metudu hà riduciutu u preghjudiziu quandu si trovanu geni essenziali è hà datu à i scientisti l'arnesi per cambià, ricustruisce è studià u genoma è ciò chì face.

In u 2010, i scientisti di l'Istitutu J. Craig Venter (JVCI) di i Stati Uniti anu annunziatu ch'elli avianu eliminatu bè l'ADN di a bacteria Mycoplasma capricolum è l'hà rimpiazzatu cù l'ADN generatu da l'urdinatore basatu annantu à una altra bacteria, Mycoplasma mycoides. A squadra hà intitulatu u so novu organismu JCVI-syn1.0, o "Sinteticu", in breve. Questu urganismu era a prima spezia auto-riplicante nantu à a Terra chì era custituita da genitori di computer. Hè statu creatu per aiutà i scientisti à capisce cumu a vita hà travagliatu, partendu da e cellule. 

In u 2016, a squadra hà criatu JCVI-syn3.0, un urganismu unicellulare cù menu geni cà qualsiasi altra forma cunnisciuta di vita simplice (solu 473 geni cumparatu cù i geni 1.0 di JVCI-syn901). Tuttavia, l'urganismu hà agitu in modu imprevisible. Invece di pruduce cellule sane, hà creatu una forma strana durante l'autoreplicazione. I scientisti anu capitu chì avianu cacciatu troppu geni da a cellula originale, cumpresi quelli rispunsevuli di a divisione cellula normale. 

Impact disruptive

Determinati à truvà un urganismu sanu cù u menu geni pussibuli, i biofisici di l'Istitutu di Tecnulugia di Massachusetts (MIT) è di l'Istitutu Naziunale di Norme è Tecnulugia (NIST) remixed u codice JCVI-syn3.0 in 2021. Puderanu creà un nova variante chjamata JCVI-syn3A. Ancu s'è sta nova cellula hà solu 500 geni, si cumporta più cum'è una cellula regulare grazia à u travagliu di i circadori. 

I scientisti travaglianu per striscia a cellula ancu di più. In u 2021, un novu organismu sinteticu cunnisciutu cum'è M. mycoides JCVI-syn3B hà evolutu per 300 ghjorni, dimustrendu chì pò mutà in diverse circustanze. I bioingegneri sò ancu ottimisti chì un organismu più simplificatu pò aiutà i scientisti à studià a vita à u so livellu più basicu è capisce cumu avanzanu e malatie.

In u 2022, una squadra di scientisti di l'Università di l'Illinois à Urbana-Champaign, JVCI, è Technische Universität Dresden, basatu in Germania, anu creatu un mudellu di computer di JCVI-syn3A. Stu mudellu puderia predice accuratamente a crescita di u so analogu di a vita reale è a struttura moleculare. Da u 2022, era u mudellu di cellula sana u più cumpletu chì un computer hà simulatu.

Queste simulazioni ponu furnisce infurmazione preziosa. Questa dati include u metabolismu, a crescita è i prucessi d'infurmazione genetica annantu à un ciculu cellulare. L'analisi offre una visione di i principii di a vita è cumu e cellule cunsuma energia, cumpresu u trasportu attivu di aminoacidi, nucleotidi è ioni. Cume a ricerca minima di e cellule cuntinueghja à cresce, i scientisti ponu creà sistemi di biologia sintetica megliu chì ponu esse utilizati per sviluppà droghe, studià e malatie è scopre terapie genetiche.

Implicazioni di cellule minime artificiali

Implicazioni più largu di u sviluppu di cellule minime artificiali ponu include: 

• Cullaburazioni più globale per creà sistemi di vita spogliati ma funzionanti per a ricerca.
• Aumentu di l'apprendimentu di a macchina è l'usu di mudelli di computer per cartografia strutture biologiche, cum'è e cellule di sangue è e proteine.
• Ibridi di biologia sintetica avanzata è macchina-organismu, cumpresi i robots body-on-a-chip è vivi. Tuttavia, sti esperimenti puderanu riceve lagnanza etica da certi scientisti.
• Alcune imprese biotecnologiche è biofarmaceutiche investenu assai in iniziative di biologia sintetica per accelerà i sviluppi di droghe è terapie.
• Aumenta l'innuvazione è e scuperte in l'editazione genetica cum'è i scientisti amparanu più nantu à i geni è cumu si ponu esse manipulati.
• Regolamenti rinfurzati nantu à a ricerca biotecnologica per assicurà e pratiche etiche, salvaguardendu l'integrità scientifica è a fiducia publica.
• Emergenza di novi prugrammi educativi è di furmazione cuncintrati nantu à a biologia sintetica è e forme di vita artificiale, equipendu a prossima generazione di scientisti cù cumpetenze specializate.
• Cambia in e strategie di salute versu a medicina persunalizata, utilizendu cellule artificiali è biologia sintetica per trattamenti è diagnostichi su misura.

Dumande da cunsiderà

• Sè vo travaglià in u campu di a biologia sintetica, chì sò l'altri benefici di e cellule minime?
• Cumu l'urganisazioni è l'istituzioni ponu travaglià inseme per avanzà a biologia sintetica?