დიზაინერი უჯრედები: სინთეზური ბიოლოგიის გამოყენება ჩვენი გენეტიკური კოდის რედაქტირებისთვის

• ავტორი:
• ავტორის სახელი

  Quantumrun Foresight
• ნოემბერი 12, 2021

სინთეზურ ბიოლოგიაში მიღწევებმა გზა გაუხსნა დიზაინერული უჯრედების შექმნას, რაც გავლენას მოახდენს მრავალ სექტორზე, ჯანდაცვადან სოფლის მეურნეობამდე. ამ ტექნოლოგიურ უჯრედებს, რომლებსაც შეუძლიათ ახალი ცილების გამომუშავება, შეიძლება შესთავაზონ დაავადების პერსონალიზებული მკურნალობა, უფრო გამძლე კულტურები და მდგრადი ენერგეტიკული გადაწყვეტილებები. თუმცა, ამ ტექნოლოგიურ ნახტომს ასევე მოაქვს მნიშვნელოვანი ეთიკური და სოციალური გამოწვევები, როგორიცაა ხელმისაწვდომობის უთანასწორობა და პოტენციური ეკოლოგიური დარღვევები, რაც მოითხოვს ფრთხილად გლობალურ რეგულაციას და გააზრებულ დისკურსს.

დიზაინერის უჯრედების კონტექსტი

მეცნიერები ათწლეულების განმავლობაში ცდილობდნენ სიცოცხლის წარმოებას. 2016 წელს მათ შექმნეს სინთეზური უჯრედი ნულიდან. სამწუხაროდ, უჯრედს ჰქონდა არაპროგნოზირებადი ზრდის შაბლონები, რაც უკიდურესად ართულებდა შესწავლას. თუმცა, 2021 წელს მეცნიერებმა მოახერხეს შვიდი გენის დადგენა, რომლებიც განაპირობებენ უჯრედების მუდმივ ზრდას. ამ გენების გაგება სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანია მეცნიერებისთვის სინთეზური უჯრედების შესაქმნელად.

იმავდროულად, სხვა სამეცნიერო მიღწევებმა შესაძლებელი გახადა არსებული უჯრედების შეცვლა „დიზაინერის ფუნქციების“ მისაღებად. არსებითად, სინთეზურ ბიოლოგიას შეუძლია ამ უჯრედებმა ახალი თვისებების მიღება ცილების სინთეზის მექანიზმების შეცვლით. ცილების სინთეზი აუცილებელია უჯრედების ზრდისა და მოდიფიკაციისთვის. 

სიმბიოგენეზი არის ყველაზე მიღებული თეორია, თუ როგორ მუშაობს უჯრედები დღეს. თეორიაში ნათქვამია, რომ როდესაც ბაქტერიები ერთმანეთს შთანთქა ორი მილიარდი წლის წინ, უჯრედები არ იშლებოდა. სამაგიეროდ, მათ ჩამოაყალიბეს ურთიერთსასარგებლო ურთიერთობა და შექმნეს ევკარიოტული უჯრედი. ევკარიოტულ უჯრედს აქვს რთული ცილის შემქმნელი მექანიზმი, რომელსაც შეუძლია უჯრედის გენეტიკურ მასალაში კოდირებული ნებისმიერი ცილის შექმნა. 

გერმანელმა მეცნიერებმა შეიტანეს სინთეზური ორგანელები, რომლებსაც შეუძლიათ შეცვალონ უჯრედის გენეტიკური მასალა სრულიად ახალი ცილების კოდირებისთვის. ეს ნიშნავს, რომ ინჟინერირებულ უჯრედს ახლა შეუძლია ახალი ცილების წარმოება მის რუტინულ ფუნქციებში ყოველგვარი ცვლილების გარეშე.

დამრღვევი ზემოქმედება

დიზაინერული უჯრედების გამოჩენამ შეიძლება შეცვალოს დაავადებების მკურნალობა და ჯანმრთელობის მართვა. უჯრედები შეიძლება დაპროექტებული იყოს იმისთვის, რომ სპეციალურად მიზნად ისახავდეს და აღმოფხვრას კიბო, ან ინსულინის გამომუშავებისთვის დიაბეტით დაავადებულთათვის, რაც ამცირებს გარე მედიკამენტების საჭიროებას. ამ მიღწევამ შეიძლება გამოიწვიოს მნიშვნელოვანი ცვლილება ფარმაცევტულ ინდუსტრიაში, რადგან აქცენტი შეიძლება გადავიდეს წამლის წარმოებიდან კონკრეტული უჯრედების დიზაინსა და წარმოებაზე. ინდივიდებისთვის ეს შეიძლება ნიშნავდეს უფრო პერსონალიზებულ და ეფექტურ მკურნალობას, რაც პოტენციურად გააუმჯობესებს ცხოვრების ხარისხს და ხანგრძლივობას.

ჯანდაცვის მიღმა ინდუსტრიებისთვის, დიზაინერ უჯრედებს ასევე შეიძლება ჰქონდეთ ღრმა გავლენა. სოფლის მეურნეობაში, მცენარეები შეიძლება შეიქმნას უჯრედებით, რომლებიც უფრო მდგრადია მავნებლების ან მკაცრი ამინდის პირობების მიმართ, რაც ამცირებს ქიმიური პესტიციდების საჭიროებას და ზრდის საკვების უსაფრთხოებას. ენერგეტიკულ სექტორში უჯრედები შეიძლება შეიქმნას მზის შუქის ეფექტურად გადაქცევად ბიოსაწვად, რაც შესთავაზებს მდგრად გადაწყვეტას ენერგეტიკული საჭიროებებისთვის. ამ სექტორებში მოქმედ კომპანიებს დასჭირდებათ ადაპტირება ამ ახალ ტექნოლოგიებთან, რომლებიც პოტენციურად საჭიროებენ ახალ უნარებსა და ცოდნას, ხოლო მთავრობებს უნდა ჩამოაყალიბონ რეგულაციები უსაფრთხოებისა და ეთიკური გამოყენების უზრუნველსაყოფად.

თუმცა, დიზაინერული უჯრედების ფართოდ გამოყენება ასევე აჩენს მნიშვნელოვან ეთიკურ და სოციალურ კითხვებს, რომელთა მოგვარებაც საჭიროა. ვის ექნება წვდომა ამ ტექნოლოგიებზე? ყველასთვის ხელმისაწვდომი იქნება თუ მხოლოდ მათთვის, ვისაც გადახდა შეუძლია? რაც მთავარია, როგორ დავრწმუნდებით, რომ დიზაინერული უჯრედების გამოყენებამ არ გამოიწვიოს არასასურველი შედეგები, როგორიცაა ახალი დაავადებები ან გარემოსდაცვითი საკითხები? მთავრობებს შეიძლება დასჭირდეთ გლობალური რეგულაციების დაწესება, რათა ადეკვატურად გადაჭრას ეს კითხვები.

დიზაინერული უჯრედების გავლენა 

დიზაინერული უჯრედების უფრო ფართო გავლენა შეიძლება შეიცავდეს:

• ადამიანის უჯრედები შექმნილია იმისთვის, რომ გახდნენ იმუნური დაბერების ეფექტების მიმართ. 
• ახალი ინდუსტრიები ორიენტირებულია უჯრედების დიზაინსა და წარმოებაზე, რაც იწვევს სამუშაო ადგილების შექმნას და ბიოტექნოლოგიაში ინვესტიციების გაზრდას.
• დიზაინერული უჯრედები გამოიყენება გარემოს დამაბინძურებლების გასასუფთავებლად, რაც იწვევს უფრო სუფთა, ჯანსაღ გარემოს.
• უფრო მკვებავი კულტურების წარმოება, რაც ხელს უწყობს საზოგადოებრივი ჯანმრთელობის გაუმჯობესებას და ჯანდაცვის ხარჯების შემცირებას.
• ბიოსაწვავის შექმნა იწვევს წიაღისეულ საწვავზე ჩვენი დამოკიდებულების შემცირებას და ენერგეტიკული დამოუკიდებლობის ხელშეწყობას.
• პოტენციური შეფერხებები ეკოსისტემებში, რაც იწვევს გაუთვალისწინებელ შედეგებს ბიომრავალფეროვნებისთვის.
• განახლდა დებატები დიზაინერ ჩვილებზე, ხსნის კითხვებს ინჟინერიის "სრულყოფილი" ადამიანების მორალზე და იმაზე, თუ როგორ შეიძლება ამან გააუარესოს სოციალურ-ეკონომიკური უთანასწორობა.

კითხვები გასათვალისწინებელია

• რა დამატებითი აპლიკაციების მოფიქრება შეგიძლიათ დიზაინერ უჯრედებისთვის სხვადასხვა ინდუსტრიაში? 
• როგორ ფიქრობთ, არის თუ არა დიზაინერული უჯრედების აპლიკაციები უკვდავების ძიებაში?