Dizaineru šūnas: sintētiskās bioloģijas izmantošana mūsu ģenētiskā koda rediģēšanai

ATTĒLA KREDĪTS:
Attēls kredīts
iStock

Dizaineru šūnas: sintētiskās bioloģijas izmantošana mūsu ģenētiskā koda rediģēšanai

Dizaineru šūnas: sintētiskās bioloģijas izmantošana mūsu ģenētiskā koda rediģēšanai

Apakšvirsraksta teksts
Jaunākie sasniegumi sintētiskajā bioloģijā nozīmē, ka ir palikuši tikai daži gadi, līdz mēs varēsim mainīt savu šūnu ģenētisko uzbūvi — uz labo vai slikto pusi.
    • Autors:
    • Autors nosaukums
      Quantumrun Foresight
    • Novembris 12, 2021

    Sintētiskās bioloģijas sasniegumi ir pavēruši ceļu dizaineru šūnu izveidei, ietekmējot daudzas nozares, sākot no veselības aprūpes līdz lauksaimniecībai. Šīs inženierijas šūnas, kas spēj ražot jaunus proteīnus, varētu piedāvāt personalizētu slimību ārstēšanu, izturīgākas kultūras un ilgtspējīgus enerģijas risinājumus. Tomēr šis tehnoloģiskais lēciens rada arī ievērojamas ētiskas un sabiedrības problēmas, piemēram, piekļuves nevienlīdzība un iespējamie ekoloģiskie traucējumi, kas prasa rūpīgu globālu regulējumu un pārdomātu diskursu.

    Dizainera šūnu konteksts

    Zinātnieki ir pavadījuši gadu desmitus, cenšoties radīt dzīvību. 2016. gadā viņi no jauna izveidoja sintētisko šūnu. Diemžēl šūnai bija neparedzami augšanas modeļi, kas apgrūtināja tās izpēti. Tomēr 2021. gadā zinātniekiem izdevās precīzi noteikt septiņus gēnus, kas nodrošina konsekventu šūnu augšanu. Izpratne par šiem gēniem ir ļoti svarīga zinātniekiem, lai izveidotu sintētiskas šūnas.

    Tikmēr citi zinātnes sasniegumi ir ļāvuši mainīt esošās šūnas, lai tās pieņemtu "dizainera funkcijas". Būtībā sintētiskā bioloģija var likt šīm šūnām iegūt jaunas īpašības, mainot proteīnu sintēzes mehānismus. Olbaltumvielu sintēze ir būtiska šūnu augšanai un modificēšanai. 

    Simbioģenēze ir mūsdienās vispieņemtākā teorija par to, kā šūnas darbojas. Teorija apgalvo, ka tad, kad baktērijas aprija viena otru pirms diviem miljardiem gadu, šūnas netika sagremotas. Tā vietā viņi izveidoja abpusēji izdevīgas attiecības, veidojot eikariotu šūnu. Eikariotu šūnai ir sarežģītas proteīnu veidošanas iekārtas, kas var veidot jebkuru proteīnu, kas kodēts šūnas ģenētiskajā materiālā. 

    Vācu zinātnieki ir ievietojuši sintētiskas organellas, kas var modificēt šūnas ģenētisko materiālu, lai kodētu pilnīgi jaunas olbaltumvielas. Šis varoņdarbs nozīmē, ka konstruētā šūna tagad var ražot jaunus proteīnus bez izmaiņām tās ikdienas funkcijās.

    Traucējoša ietekme

    Dizaineru šūnu parādīšanās varētu mainīt veidu, kā mēs ārstējam slimības un pārvaldām veselību. Šūnas var būt izstrādātas, lai īpaši mērķētu un novērstu vēzi vai ražotu insulīnu tiem, kam ir cukura diabēts, samazinot vajadzību pēc ārējiem medikamentiem. Šis varoņdarbs varētu novest pie ievērojamām pārmaiņām farmācijas nozarē, jo uzmanība varētu pāriet no zāļu ražošanas uz konkrētu šūnu projektēšanu un ražošanu. Indivīdiem tas varētu nozīmēt personalizētāku un efektīvāku ārstēšanu, kas potenciāli uzlabo dzīves kvalitāti un ilgmūžību.

    Nozarēm, kas nav saistītas ar veselības aprūpi, dizaineru šūnām var būt arī nopietna ietekme. Lauksaimniecībā augus varētu konstruēt ar šūnām, kas ir izturīgākas pret kaitēkļiem vai skarbajiem laikapstākļiem, samazinot vajadzību pēc ķīmiskiem pesticīdiem un palielinot nodrošinātību ar pārtiku. Enerģētikas nozarē šūnas varētu būt izstrādātas tā, lai saules gaismu efektīvi pārvērstu biodegvielā, piedāvājot ilgtspējīgu risinājumu enerģijas vajadzībām. Uzņēmumiem, kas darbojas šajās nozarēs, būtu jāpielāgojas šīm jaunajām tehnoloģijām, kurām, iespējams, ir vajadzīgas jaunas prasmes un zināšanas, un valdībām būtu jāizstrādā noteikumi, lai nodrošinātu drošību un ētisku lietošanu.

    Tomēr dizaineru šūnu plašā izmantošana rada arī svarīgus ētiskus un sabiedriskus jautājumus, kas ir jārisina. Kam būs piekļuve šīm tehnoloģijām? Vai tās būs pieejamas visiem vai tikai tiem, kas var maksāt? Vēl svarīgāk ir tas, kā mēs nodrošināsim, ka dizaineru šūnu izmantošana nerada neparedzētas sekas, piemēram, jaunas slimības vai vides problēmas? Valdībām, iespējams, būs jāizstrādā globāli noteikumi, lai adekvāti risinātu šos jautājumus.

    Dizaineru šūnu ietekme 

    Dizaineru šūnu plašākas sekas var ietvert:

    • Cilvēka šūnas tiek veidotas tā, lai tās kļūtu imūnas pret novecošanās ietekmi. 
    • Jaunas nozares koncentrējas uz šūnu projektēšanu un ražošanu, kā rezultātā tiek radītas darbvietas un palielināti ieguldījumi biotehnoloģijā.
    • Dizaina šūnas tiek izmantotas, lai attīrītu vides piesārņotājus, tādējādi radot tīrāku un veselīgāku vidi.
    • Barojošāku kultūru audzēšana, kas uzlabo sabiedrības veselību un samazina veselības aprūpes izmaksas.
    • Biodegvielu radīšana, kas samazina mūsu atkarību no fosilā kurināmā un veicina enerģētisko neatkarību.
    • Iespējamie traucējumi ekosistēmās, kas rada neparedzētas sekas bioloģiskajai daudzveidībai.
    • Atjaunotas debates par dizaineru mazuļiem, atklājot jautājumus par "ideālu" cilvēku inženierijas morāli un to, kā tas varētu pasliktināt sociālekonomisko nevienlīdzību.

    Jautājumi, kas jāapsver

    • Kādus papildu lietojumus jūs varat iedomāties dizaineru šūnām dažādās nozarēs? 
    • Vai, jūsuprāt, ir dizaineru šūnu pielietojums, tiekoties pēc nemirstības?

    Ieskata atsauces

    Šim ieskatam tika izmantotas šādas populāras un institucionālas saites: