Κύτταρα σχεδιαστών: Χρήση συνθετικής βιολογίας για την επεξεργασία του γενετικού μας κώδικα

• Συγγραφέας:
• όνομα συγγραφέα

  Quantumrun Foresight
• Νοέμβριος 12, 2021

Οι ανακαλύψεις στη συνθετική βιολογία έχουν ανοίξει το δρόμο για τη δημιουργία κυττάρων σχεδιαστών, επηρεάζοντας πολλούς τομείς από την υγειονομική περίθαλψη έως τη γεωργία. Αυτά τα κατασκευασμένα κύτταρα, ικανά να παράγουν νέες πρωτεΐνες, θα μπορούσαν να προσφέρουν εξατομικευμένες θεραπείες ασθενειών, πιο ανθεκτικές καλλιέργειες και βιώσιμες ενεργειακές λύσεις. Ωστόσο, αυτό το τεχνολογικό άλμα φέρνει επίσης σημαντικές ηθικές και κοινωνικές προκλήσεις, όπως η ανισότητα πρόσβασης και οι πιθανές οικολογικές διαταραχές, που απαιτούν προσεκτική παγκόσμια ρύθμιση και στοχαστικό διάλογο.

Πλαίσιο κελιών σχεδιαστή

Οι επιστήμονες έχουν περάσει δεκαετίες προσπαθώντας να κατασκευάσουν ζωή. Το 2016 δημιούργησαν ένα συνθετικό κελί από την αρχή. Δυστυχώς, το κύτταρο είχε απρόβλεπτα μοτίβα ανάπτυξης, καθιστώντας εξαιρετικά δύσκολη τη μελέτη. Ωστόσο, το 2021 οι επιστήμονες κατάφεραν να εντοπίσουν επτά γονίδια που οδηγούν σε σταθερή κυτταρική ανάπτυξη. Η κατανόηση αυτών των γονιδίων είναι ζωτικής σημασίας για τους επιστήμονες να δημιουργήσουν συνθετικά κύτταρα.

Εν τω μεταξύ, άλλες επιστημονικές εξελίξεις κατέστησαν δυνατή την αλλαγή των υπαρχόντων κυττάρων για να υιοθετήσουν «λειτουργίες σχεδιαστή». Στην ουσία, η συνθετική βιολογία μπορεί να κάνει αυτά τα κύτταρα να αποκτήσουν νέες ιδιότητες αλλάζοντας τους μηχανισμούς πρωτεϊνοσύνθεσης. Η πρωτεϊνοσύνθεση είναι απαραίτητη για την κυτταρική ανάπτυξη και τροποποίηση. 

Η συμβιογένεση είναι η πιο αποδεκτή θεωρία για το πώς λειτουργούν τα κύτταρα σήμερα. Η θεωρία δηλώνει ότι όταν τα βακτήρια καταποντίστηκαν μεταξύ τους πριν από δύο δισεκατομμύρια χρόνια, τα κύτταρα δεν αφομοιώθηκαν. Αντίθετα, σχημάτισαν μια αμοιβαία ωφέλιμη σχέση, σχηματίζοντας το ευκαρυωτικό κύτταρο. Το ευκαρυωτικό κύτταρο έχει πολύπλοκο μηχανισμό δημιουργίας πρωτεϊνών που μπορεί να δημιουργήσει οποιαδήποτε πρωτεΐνη κωδικοποιημένη στο γενετικό υλικό του κυττάρου. 

Γερμανοί επιστήμονες έχουν εισαγάγει συνθετικά οργανίδια που μπορούν να τροποποιήσουν το γενετικό υλικό του κυττάρου για να κωδικοποιήσουν εντελώς νέες πρωτεΐνες. Αυτό το κατόρθωμα σημαίνει ότι το κατασκευασμένο κύτταρο μπορεί τώρα να παράγει νέες πρωτεΐνες χωρίς καμία αλλαγή στις συνήθεις λειτουργίες του.

Διασπαστικός αντίκτυπος

Η εμφάνιση κυττάρων σχεδιαστών θα μπορούσε να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο αντιμετωπίζουμε τις ασθένειες και διαχειριζόμαστε την υγεία. Τα κύτταρα μπορεί να είναι σχεδιασμένα για να στοχεύουν και να εξαλείφουν ειδικά τον καρκίνο ή να παράγουν ινσουλίνη για άτομα με διαβήτη, μειώνοντας την ανάγκη για εξωτερική φαρμακευτική αγωγή. Αυτό το κατόρθωμα θα μπορούσε να οδηγήσει σε μια σημαντική αλλαγή στη φαρμακευτική βιομηχανία, καθώς η εστίαση μπορεί να μετακινηθεί από την παραγωγή φαρμάκων στον σχεδιασμό και την κατασκευή συγκεκριμένων κυττάρων. Για τα άτομα, αυτό θα μπορούσε να σημαίνει πιο εξατομικευμένες και αποτελεσματικές θεραπείες, που ενδεχομένως βελτιώνουν την ποιότητα ζωής και τη μακροζωία.

Για βιομηχανίες πέρα ​​από την υγειονομική περίθαλψη, τα κύτταρα σχεδιαστών θα μπορούσαν επίσης να έχουν βαθιές επιπτώσεις. Στη γεωργία, τα φυτά θα μπορούσαν να κατασκευαστούν με κύτταρα που είναι πιο ανθεκτικά στα παράσιτα ή στις σκληρές καιρικές συνθήκες, μειώνοντας την ανάγκη για χημικά φυτοφάρμακα και αυξάνοντας την επισιτιστική ασφάλεια. Στον ενεργειακό τομέα, οι κυψέλες θα μπορούσαν να σχεδιαστούν ώστε να μετατρέπουν αποτελεσματικά το ηλιακό φως σε βιοκαύσιμα, προσφέροντας μια βιώσιμη λύση στις ενεργειακές ανάγκες. Οι εταιρείες που δραστηριοποιούνται σε αυτούς τους τομείς θα πρέπει να προσαρμοστούν σε αυτές τις νέες τεχνολογίες, που ενδεχομένως απαιτούν νέες δεξιότητες και γνώσεις, και οι κυβερνήσεις θα πρέπει να θεσπίσουν κανονισμούς για να διασφαλίσουν την ασφάλεια και την ηθική χρήση.

Ωστόσο, η ευρεία χρήση κυψελών σχεδιαστών εγείρει επίσης σημαντικά ηθικά και κοινωνικά ερωτήματα που πρέπει να αντιμετωπιστούν. Ποιος θα έχει πρόσβαση σε αυτές τις τεχνολογίες; Θα είναι προσιτά για όλους ή μόνο για όσους μπορούν να πληρώσουν; Το πιο σημαντικό, πώς θα διασφαλίσουμε ότι η χρήση κυττάρων σχεδιαστών δεν οδηγεί σε ακούσιες συνέπειες, όπως νέες ασθένειες ή περιβαλλοντικά ζητήματα; Οι κυβερνήσεις μπορεί να χρειαστεί να θεσπίσουν παγκόσμιους κανονισμούς για να αντιμετωπίσουν επαρκώς αυτά τα ζητήματα.

Συνέπειες των κυττάρων σχεδιαστών 

Οι ευρύτερες επιπτώσεις των κελιών σχεδιαστή μπορεί να περιλαμβάνουν:

• Τα ανθρώπινα κύτταρα κατασκευάζονται ώστε να αποκτούν ανοσία στις επιπτώσεις της γήρανσης. 
• Νέες βιομηχανίες επικεντρώνονται στον σχεδιασμό και την κατασκευή κυττάρων, οδηγώντας στη δημιουργία θέσεων εργασίας και στην αύξηση των επενδύσεων στη βιοτεχνολογία.
• Κυψέλες σχεδιαστών που χρησιμοποιούνται για τον καθαρισμό περιβαλλοντικών ρύπων, οδηγώντας σε ένα καθαρότερο, πιο υγιεινό περιβάλλον.
• Η παραγωγή πιο θρεπτικών καλλιεργειών που συμβάλλει στη βελτίωση της δημόσιας υγείας και στη μείωση του κόστους υγειονομικής περίθαλψης.
• Η δημιουργία βιοκαυσίμων οδηγεί σε μείωση της εξάρτησής μας από ορυκτά καύσιμα και στην προώθηση της ενεργειακής ανεξαρτησίας.
• Πιθανές διαταραχές στα οικοσυστήματα που οδηγούν σε απρόβλεπτες συνέπειες για τη βιοποικιλότητα.
• Ανανεώθηκαν οι συζητήσεις για μωρά σχεδιαστών, ανοίγοντας ερωτήματα σχετικά με την ηθική των «τέλειων» ανθρώπων μηχανικής και πώς αυτό θα μπορούσε να επιδεινώσει τις κοινωνικοοικονομικές ανισότητες.

Ερωτήσεις προς εξέταση

• Ποιες πρόσθετες εφαρμογές μπορείτε να σκεφτείτε για κυψέλες σχεδιαστών σε διαφορετικούς κλάδους; 
• Πιστεύετε ότι υπάρχουν εφαρμογές σχεδιαστών κυττάρων στην αναζήτηση της αθανασίας;