Keunstmjittige minimale sellen: genôch libben meitsje foar medysk ûndersyk

• Skriuwer:
• Namme fan auteur

  Quantumrun Foresight
• Desimber 23, 2022

Ynsjoch gearfetting

Undersykjen fan 'e essensjes fan it libben hawwe wittenskippers genomen fermindere om minimale sellen te meitsjen, en iepenbiere de kearnfunksjes dy't nedich binne foar it libben. Dizze ynspanningen hawwe laat ta ûnferwachte ûntdekkingen en útdagings, lykas unregelmjittige selfoarmen, wêrtroch't fierdere ferfining en begryp fan genetyske essensjele essensjelen opsmiet. Dit ûndersyk makket it paad foar foarútgong yn syntetyske biology, mei potinsjele tapassingen yn medisynûntwikkeling, syktestúdzje en personaliseare medisinen.

Keunstmjittige minimale sellen kontekst

Keunstmjittige minimale sellen as genoomminimearring is in praktyske syntetyske biologyske oanpak foar it begripen fan hoe't ynteraksjes tusken essensjele genen oanlieding jaan ta fitale fysiologyske prosessen. Genome-minimalisaasje brûkte in ûntwerp-build-test-learmetoade dy't fertroude op 'e evaluaasje en kombinaasje fan modulêre genomyske segminten en ynformaasje fan transposonmutagenese (it proses fan it oerbringen fan genen fan de iene host nei de oare) om te helpen by it begelieden fan genedelesjes. Dizze metoade fermindere foaroardielen by it finen fan essensjele genen en joech wittenskippers de ark om it genoom te feroarjen, op te bouwen en te studearjen en wat it docht.

Yn 2010 makken wittenskippers fan it J. Craig Venter Ynstitút (JVCI) yn 'e Feriene Steaten bekend dat se it DNA fan 'e baktearje Mycoplasma capricolum mei súkses eliminearre hiene en ferfongen hawwe troch kompjûter-generearre DNA basearre op in oare baktearje, Mycoplasma mycoides. It team neamde har nije organisme JCVI-syn1.0, of 'Synthetic', koartsein. Dit organisme wie de earste sels-replikearjende soarte op ierde dy't bestie út kompjûterâlders. It waard makke om wittenskippers te helpen begripe hoe't it libben wurke, begjinnend fan sellen omheech. 

Yn 2016 makke it team JCVI-syn3.0, in iensellige organisme mei minder genen dan elke oare bekende foarm fan ienfâldich libben (allinich 473 genen fergelike mei JVCI-syn1.0's 901 genen). It organisme die lykwols op ûnfoarspelbere manieren. Ynstee fan sûne sellen te produsearjen, makke it frjemd foarmige sellen by selsreplikaasje. Wittenskippers realisearre dat se tefolle genen út 'e orizjinele sel hiene fuortsmiten, ynklusyf dyjingen dy't ferantwurdlik binne foar normale seldieling. 

Disruptive ynfloed

Besletten om in sûn organisme te finen mei de minste genen mooglik, biofysikers fan it Massachusetts Institute of Technology (MIT) en it National Institute of Standards and Technology (NIST) remixe de JCVI-syn3.0-koade yn 2021. Se koene in meitsje in nije fariant neamd JCVI-syn3A. Ek al hat dizze nije sel mar 500 genen, it gedraacht mear as in gewoane sel troch it wurk fan 'e ûndersikers. 

Wittenskippers wurkje om de sel noch fierder te strippen. Yn 2021, in nij syntetysk organisme bekend as M. mycoides JCVI-syn3B evoluearre foar 300 dagen, oantoand dat it kin mutearje ûnder ferskillende omstannichheden. Bio-yngenieurs binne ek optimistysk dat in mear streamlined organisme wittenskippers kin helpe om it libben op syn meast basale nivo te studearjen en te begripen hoe't sykten foarútgeane.

Yn 2022 makke in team fan wittenskippers fan 'e Universiteit fan Illinois yn Urbana-Champaign, JVCI, en yn Dútslân basearre Technische Universität Dresden in kompjûtermodel fan JCVI-syn3A. Dit model koe de groei en molekulêre struktuer fan syn real-life analoog krekt foarsizze. Fan 2022 ôf wie it it meast folsleine model fan 'e hiele sel dat in kompjûter hat simulearre.

Dizze simulaasjes kinne weardefolle ynformaasje leverje. Dizze gegevens omfetsje metabolisme, groei en genetyske ynformaasjeprosessen oer in selsyklus. De analyze biedt ynsjoch yn 'e prinsipes fan it libben en hoe't sellen enerzjy konsumearje, ynklusyf it aktive ferfier fan aminosoeren, nukleotiden en ioanen. As minimaal selûndersyk bliuwt groeie, kinne wittenskippers bettere syntetyske biologysystemen meitsje dy't kinne wurde brûkt om medisinen te ûntwikkeljen, sykten te studearjen en genetyske terapyen te ûntdekken.

Gefolgen fan keunstmjittige minimale sellen

Widere gefolgen fan 'e ûntwikkeling fan keunstmjittige minimale sellen kinne omfetsje: 

• Mear wrâldwide gearwurkingsferbannen foar it meitsjen fan stripped, mar funksjonearjende libbenssystemen foar ûndersyk.
• Ferheegde masine learen en gebrûk fan komputermodellen om biologyske struktueren yn kaart te bringen, lykas bloedsellen en aaiwiten.
• Avansearre syntetyske biology en hybriden fan masine-organismen, ynklusyf body-on-a-chip en live robots. Dizze eksperiminten kinne lykwols etyske klachten krije fan guon wittenskippers.
• Guon biotech- en biopharma-bedriuwen ynvestearje swier yn inisjativen foar syntetyske biology om ûntwikkelingen fan medisyn en terapy te rapperjen.
• Ferhege ynnovaasje en ûntdekkingen yn genetyske bewurking as wittenskippers mear leare oer genen en hoe't se kinne wurde manipulearre.
• Ferbettere regeljouwing oer biotechnologysk ûndersyk om etyske praktiken te garandearjen, sawol wittenskiplike yntegriteit as iepenbier fertrouwen te beskermjen.
• Opkomst fan nije edukative en training programma rjochte op syntetyske biology en keunstmjittige libbensfoarmen, equip de folgjende generaasje fan wittenskippers mei spesjalisearre feardichheden.
• Feroarje yn soarchstrategyen nei personaliseare medisinen, gebrûk fan keunstmjittige sellen en syntetyske biology foar op maat makke behannelingen en diagnostyk.

Fragen om te beskôgje

• As jo ​​wurkje yn it fjild fan syntetyske biology, wat binne de oare foardielen fan minimale sellen?
• Hoe kinne organisaasjes en ynstellingen gearwurkje om syntetyske biology te befoarderjen?