Sel minimal gawean: Nggawe cukup urip kanggo riset medis

KREDIT GAMBAR:
Kredit gambar
iStock

Sel minimal gawean: Nggawe cukup urip kanggo riset medis

Sel minimal gawean: Nggawe cukup urip kanggo riset medis

Teks subjudul
Ilmuwan nggabungake model komputer, suntingan genetik, lan biologi sintetik kanggo nggawe spesimen sing sampurna kanggo studi medis.
    • Babagan Author:
    • Jeneng panganggit
      Quantumrun Foresight
    • Desember 23, 2022

    Ringkesan wawasan

    Njelajah esensial urip, ilmuwan wis ngurangi génom kanggo nggawe sel minimal, mbukak fungsi inti perlu kanggo urip. Upaya kasebut nyebabake panemuan lan tantangan sing ora dikarepke, kayata wangun sel sing ora duwe aturan baku, sing nyebabake panyulingan lan pangerten babagan esensial genetik. Panaliten iki mbukak dalan kanggo kemajuan ing biologi sintetik, kanthi aplikasi potensial ing pangembangan obat, sinau penyakit, lan obat pribadi.

    Konteks sel minimal artifisial

    Sel minimal gawean utawa minimalisasi genom minangka pendekatan biologi sintetik praktis kanggo mangerteni carane interaksi antarane gen penting nuwuhake proses fisiologis sing penting. Minimisasi genom nggunakake metode design-build-test-learn sing gumantung marang evaluasi lan kombinasi segmen genomik modular lan informasi saka mutagenesis transposon (proses transfer gen saka siji host menyang host liyane) kanggo nuntun pambusakan gen. Cara iki nyuda bias nalika nemokake gen penting lan menehi para ilmuwan alat kanggo ngganti, mbangun maneh, lan sinau genom lan apa sing ditindakake.

    Ing taun 2010, para ilmuwan ing Institut J. Craig Venter (JVCI) sing berbasis ing AS ngumumake yen dheweke wis sukses ngilangi DNA bakteri Mycoplasma capricolum lan ngganti DNA sing digawe komputer adhedhasar bakteri liyane, Mycoplasma mycoides. Tim kasebut menehi judhul organisme anyar JCVI-syn1.0, utawa 'Sintetis,' kanggo cendhak. Organisme iki minangka spesies replikasi dhéwé pisanan ing Bumi sing kalebu wong tuwa komputer. Iki digawe kanggo mbantu para ilmuwan ngerti cara urip, wiwit saka sel munggah. 

    Ing 2016, tim nggawe JCVI-syn3.0, organisme siji-sel karo gen kurang saka wangun prasaja liyane dikenal (mung 473 gen dibandhingake karo 1.0 gen JVCI-syn901). Nanging, organisme kasebut tumindak kanthi cara sing ora bisa ditebak. Tinimbang ngasilake sel sing sehat, sel kasebut nggawe bentuk aneh sajrone replikasi diri. Para ilmuwan nyadari yen wis ngilangi akeh banget gen saka sel asli, kalebu sing tanggung jawab kanggo divisi sel normal. 

    Dampak gangguan

    Ditemtokake kanggo nemokake organisme sehat kanthi gen paling sithik, ahli biofisika saka Massachusetts Institute of Technology (MIT) lan Institut Standar lan Teknologi Nasional (NIST) nyampurake kode JCVI-syn3.0 ing taun 2021. Dheweke bisa nggawe a varian anyar disebut JCVI-syn3A. Sanajan sel anyar iki mung duwe 500 gen, sel kasebut tumindak kaya sel biasa amarga karya para peneliti. 

    Ilmuwan lagi makarya kanggo ngudani sel luwih. Ing taun 2021, organisme sintetik anyar sing dikenal minangka M. mycoides JCVI-syn3B berkembang suwene 300 dina, nuduhake manawa bisa mutasi ing macem-macem kahanan. Bioengineers uga optimis yen organisme sing luwih ramping bisa mbantu para ilmuwan sinau babagan urip ing tingkat sing paling dhasar lan ngerti kepiye penyakit maju.

    Ing 2022, tim ilmuwan saka Universitas Illinois ing Urbana-Champaign, JVCI, lan Technische Universität Dresden sing berbasis ing Jerman nggawe model komputer JCVI-syn3A. Model iki bisa kanthi akurat prédhiksi wutah lan struktur molekul analog sing nyata. Ing taun 2022, iki minangka model sel sing paling lengkap sing wis disimulasi komputer.

    Simulasi kasebut bisa menehi informasi sing migunani. Data iki kalebu metabolisme, wutah, lan proses informasi genetik sajrone siklus sel. Analisis kasebut menehi wawasan babagan prinsip urip lan cara sel nggunakake energi, kalebu transportasi aktif asam amino, nukleotida, lan ion. Nalika riset sel minimal terus berkembang, para ilmuwan bisa nggawe sistem biologi sintetik sing luwih apik sing bisa digunakake kanggo ngembangake obat-obatan, nyinaoni penyakit, lan nemokake terapi genetik.

    Implikasi saka sel minimal gawean

    Implikasi sing luwih akeh babagan pangembangan sel minimal gawean bisa kalebu: 

    • Kolaborasi global liyane kanggo nggawe sistem urip sing diudani nanging bisa digunakake kanggo riset.
    • Tambah sinau mesin lan panggunaan model komputer kanggo nggambar struktur biologis, kayata sel getih lan protein.
    • Biologi sintetik canggih lan hibrida mesin-organisme, kalebu robot awak-on-a-chip lan urip. Nanging, eksperimen kasebut bisa uga nampa keluhan etika saka sawetara ilmuwan.
    • Sawetara perusahaan bioteknologi lan biopharma akeh nandur modal ing inisiatif biologi sintetik kanggo nyepetake perkembangan obat lan terapi.
    • Nambah inovasi lan panemuan ing panyuntingan genetik amarga para ilmuwan sinau luwih akeh babagan gen lan carane bisa dimanipulasi.
    • Peraturan sing luwih apik babagan riset bioteknologi kanggo njamin praktik etika, njaga integritas ilmiah lan kepercayaan umum.
    • Muncul program pendidikan lan pelatihan anyar sing fokus ing biologi sintetik lan bentuk urip buatan, nglengkapi para ilmuwan generasi sabanjure kanthi katrampilan khusus.
    • Ngalih strategi perawatan kesehatan menyang obat sing dipersonalisasi, nggunakake sel buatan lan biologi sintetik kanggo perawatan lan diagnosa sing digawe khusus.

    Pitakon sing kudu dipikirake

    • Yen sampeyan kerja ing bidang biologi sintetik, apa keuntungan liyane saka sel minimal?
    • Kepiye organisasi lan institusi bisa kerja bareng kanggo maju biologi sintetik?

    Referensi wawasan

    Link populer lan institusional ing ngisor iki dirujuk kanggo wawasan iki: