Hucreyên hindiktirîn ên çêkirî: Ji bo lêkolîna bijîjkî jiyanek têr diafirînin

• Nivîskar:
• Navê nivîskar

  Pêşbîniya Quantumrun
• December 23, 2022

Kurteya Insight

Zanyarên bingehîn ên jiyanê lêkolîn dikin, zanyar genom kêm dikin da ku şaneyên hindiktirîn biafirînin, fonksiyonên bingehîn ên ji bo jiyanê hewce ne diyar bikin. Van hewildan bûne sedema vedîtin û dijwarîyên nediyar, yên wekî şeklên nerêkûpêk ên hucreyê, ku rê li ber paqijkirin û têgihiştina bingehînên genetîkî vedike. Vê lêkolînê rê li ber pêşkeftinên di biyolojiya sentetîk de vedike, bi serîlêdanên potansiyel ên di pêşkeftina derman, xwendina nexweşiyê, û dermanê kesane de.

Çarçoveya hucreyên hindiktirîn ên hunerî

Hucreyên hindiktirîn ên hunerî an kêmkirina genomê nêzîkatiyek biyolojiya sentetîk a pratîkî ye ji bo têgihiştina ka çawa danûstendinên di navbera genên bingehîn de pêvajoyên fîzyolojîkî yên girîng çêdike. Kêmkirina genomê rêbazek sêwirandin-avakirin-ceribandin-hînbûnê bikar anî ku xwe dispêre nirxandin û berhevkirina beşên genomîk ên modular û agahdariya ji mutagenesisa transposonê (pêvajoya veguheztina genan ji yek mêvandarek din) da ku bibe alîkar ku rêberiya jêbirina genê bike. Vê rêbazê dema dîtina genên bingehîn alikarî kêm kir û amûran da zanyaran ku genom û tiştê ku dike biguhezînin, ji nû ve ava bikin û lêkolîn bikin.

Di sala 2010 de, zanyarên li Enstîtuya J. Craig Venter (JVCI) ku bingeh li Dewletên Yekbûyî ye, ragihand ku wan bi serfirazî DNAya bakteriya Mycoplasma capricolum ji holê rakirin û li şûna wê ADN-ya ku ji hêla komputerê ve hatî hilberandin li ser bingeha bakteriyek din, Mycoplasma mycoides, veguherand. Tîmê organîzmaya xwe ya nû JCVI-syn1.0, an bi kurtasî 'Synthetic' bi nav kir. Ev organîzma yekem cureyên xwe-berhevkirî yên li ser rûyê erdê bû ku ji dêûbavên komputerê pêk dihat. Ew hate afirandin ku ji zanyaran re bibe alîkar ku fêm bikin ka jiyan çawa dixebite, ji hucreyan û pê ve. 

Di sala 2016-an de, tîmê JCVI-syn3.0 afirand, organîzmek yek-hucreyî ku ji her celebek din a jiyana hêsan a naskirî kêmtir genan e (tenê 473 gen li gorî genên 1.0 yên JVCI-syn901). Lêbelê, organîzm bi awayên nediyar tevdigere. Li şûna hilberandina şaneyên saxlem, di dema xwe-veberdanê de şeklên ecêb afirand. Zanyaran fehm kirin ku wan gelek gen ji şaneya eslî rakirine, di nav wan de yên ku ji dabeşbûna şaneya normal berpirsiyar in. 

Bandora têkçûyî

Bi biryar bûn ku organîzmayek saxlem bi hindiktirîn genên mimkun bibînin, biyofizîknasên Enstîtuya Teknolojiyê ya Massachusetts (MIT) û Enstîtuya Neteweyî ya Standard û Teknolojiyê (NIST) di sala 3.0-an de koda JCVI-syn2021 ji nû ve tevlihev kirin. Wan karîbûn biafirînin. guhertoya nû ya bi navê JCVI-syn3A. Tevî ku ev şaneya nû tenê xwediyê 500 genan e jî, bi saya xebatên lêkolîneran ew bêtir mîna şaneyek asayî tevdigere. 

Zanyar dixebitin ku hucreyê hê bêtir tazî bikin. Di sala 2021-an de, organîzmek nû ya sentetîk ku bi navê M. mycoides JCVI-syn3B tê zanîn 300 roj pêş ket û destnîşan kir ku ew dikare di bin şert û mercên cûda de biguheze. Endezyarên biyo di heman demê de geşbîn in ku organîzmek birêkûpêktir dikare alîkariya zanyaran bike ku jiyanê di asta herî bingehîn de lêkolîn bikin û fam bikin ka nexweşî çawa pêşde diçin.

Di sala 2022-an de, tîmek zanyaran ji Zanîngeha Illinois li Urbana-Champaign, JVCI, û Technische Universität Dresden-a-based Elmanya modelek komputerê ya JCVI-syn3A çêkir. Ev model dikare bi rastî mezinbûna analoga wê ya rastîn û avahiya molekulê pêşbîn bike. Ji sala 2022-an ve, ew modela tevahî-hucreyê ya herî bêkêmasî bû ku komputerek simule kiriye.

Ev simulasyon dikarin agahdariya hêja peyda bikin. Ev daneya metabolîzma, mezinbûn, û pêvajoyên agahdariya genetîkî li ser çerxa hucreyê vedihewîne. Analîz li ser prensîbên jiyanê û çawa şaneyên enerjiyê dixwe, di nav de veguheztina aktîf a asîdên amînoyî, nukleotîd û îyonan têgihiştinek pêşkêşî dike. Her ku lêkolîna hucreyê ya hindiktirîn mezin dibe, zanyar dikarin pergalên biyolojiya sentetîk çêtir biafirînin ku dikarin ji bo pêşxistina dermanan, lêkolîna nexweşiyan, û keşfkirina dermanên genetîkî bikar bînin.

Encamên hucreyên hindiktirîn ên sûnî

Encamên berfireh ên pêşveçûna hucreyên hindiktirîn ên sûnî dibe ku ev in: 

• Zêdetir hevkariyên gerdûnî ji bo afirandina pergalên jiyanê yên tazî lê bikêrhatî ji bo lêkolînê.
• Zêdekirina fêrbûna makîneyê û karanîna modela komputerê ji bo nexşeya strukturên biyolojîkî, wekî hucreyên xwînê û proteînan.
• Biyolojiya sentetîk a pêşkeftî û hîbrîdên makîne-organîzma, di nav de robotên laş-li-çîp û zindî. Lêbelê, ev ceribandin dikarin ji hin zanyaran giliyên exlaqî bistînin.
• Hin fîrmayên biyoteknîkî û biyofarmayê bi giranî li însiyatîfên biyolojiya sentetîk veberhênan dikin da ku pêşkeftinên derman û dermankirinê bilez bişopînin.
• Zêdebûna nûbûn û vedîtinên di sererastkirina genetîkî de ji ber ku zanyar li ser genan bêtir fêr dibin û ka ew çawa dikarin werin manîpule kirin.
• Rêzikên pêşkeftî yên li ser lêkolîna biyoteknolojîkî ji bo bicîhkirina pratîkên exlaqî, parastina hem yekbûna zanistî û hem jî baweriya gel.
• Derketina bernameyên nû yên perwerdehî û perwerdehiyê yên ku li ser biyolojiya sentetîk û formên jiyana çêkirî ne, ku nifşa din a zanyaran bi jêhatîbûnên pispor ve girêdide.
• Veguhastina stratejiyên lênihêrîna tenduristiyê ber bi dermanê kesane ve, karanîna hucreyên sûnî û biyolojiya sentetîk ji bo dermankirin û tespîtên xwerû.

Pirsên ku têne nirxandin

• Heke hûn di warê biyolojiya sentetîk de dixebitin, feydeyên din ên hucreyên hindiktirîn çi ne?
• Rêxistin û sazî çawa dikarin bi hev re bixebitin ku biyolojiya sentetîk pêşve bibin?