കൃത്രിമ മിനിമൽ സെല്ലുകൾ: മെഡിക്കൽ ഗവേഷണത്തിന് മതിയായ ജീവൻ സൃഷ്ടിക്കൽ

• രചയിതാവ്:
• രചയിതാവിന്റെ പേര്

  Quantumrun ദീർഘവീക്ഷണം
• ഡിസംബർ 23, 2022

ഇൻസൈറ്റ് സംഗ്രഹം

ജീവൻ്റെ അവശ്യഘടകങ്ങൾ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്തുകൊണ്ട്, ശാസ്ത്രജ്ഞർ ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ കോശങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനായി ജീനോമുകൾ കുറയ്ക്കുകയും ജീവിതത്തിന് ആവശ്യമായ പ്രധാന പ്രവർത്തനങ്ങൾ വെളിപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ ശ്രമങ്ങൾ, ക്രമരഹിതമായ കോശ രൂപങ്ങൾ പോലെയുള്ള അപ്രതീക്ഷിത കണ്ടെത്തലുകളിലേക്കും വെല്ലുവിളികളിലേക്കും നയിച്ചു, ജനിതക അവശ്യവസ്തുക്കളെ കൂടുതൽ പരിഷ്കരിക്കാനും മനസ്സിലാക്കാനും പ്രേരിപ്പിക്കുന്നു. മയക്കുമരുന്ന് വികസനം, രോഗപഠനം, വ്യക്തിഗതമാക്കിയ മരുന്ന് എന്നിവയിൽ സാധ്യതയുള്ള ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കൊപ്പം സിന്തറ്റിക് ബയോളജിയിലെ പുരോഗതിക്ക് ഈ ഗവേഷണം വഴിയൊരുക്കുന്നു.

കൃത്രിമ ചുരുങ്ങിയ സെല്ലുകളുടെ സന്ദർഭം

ആർട്ടിഫിഷ്യൽ മിനിമൽ സെല്ലുകൾ അല്ലെങ്കിൽ ജീനോം മിനിമൈസേഷൻ എന്നത് അവശ്യ ജീനുകൾ തമ്മിലുള്ള ഇടപെടൽ എങ്ങനെ സുപ്രധാന ശാരീരിക പ്രക്രിയകൾക്ക് കാരണമാകുന്നു എന്ന് മനസ്സിലാക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രായോഗിക സിന്തറ്റിക് ബയോളജി സമീപനമാണ്. മോഡുലാർ ജീനോമിക് സെഗ്‌മെന്റുകളുടെ മൂല്യനിർണ്ണയത്തെയും സംയോജനത്തെയും ആശ്രയിച്ചുള്ള ഒരു ഡിസൈൻ-ബിൽഡ്-ടെസ്റ്റ്-ലേൺ രീതിയാണ് ജീനോം മിനിമൈസേഷൻ ഉപയോഗിച്ചത്, ജീൻ ഇല്ലാതാക്കുന്നത് നയിക്കാൻ സഹായിക്കുന്നതിന് ട്രാൻസ്‌പോസൺ മ്യൂട്ടജെനിസിസിൽ നിന്നുള്ള വിവരങ്ങളും (ജീനുകളെ ഒരു ഹോസ്റ്റിൽ നിന്ന് മറ്റൊന്നിലേക്ക് മാറ്റുന്ന പ്രക്രിയ). ഈ രീതി അവശ്യ ജീനുകൾ കണ്ടെത്തുമ്പോൾ പക്ഷപാതം കുറയ്ക്കുകയും ശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് ജീനോമിനെ മാറ്റാനും പുനർനിർമ്മിക്കാനും പഠിക്കാനും അത് എന്താണ് ചെയ്യുന്നതെന്ന് പഠിക്കാനുമുള്ള ഉപകരണങ്ങൾ നൽകി.

2010-ൽ, യുഎസ് ആസ്ഥാനമായുള്ള ജെ. ക്രെയ്ഗ് വെന്റർ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ടിലെ (ജെ.വി.സി.ഐ) ശാസ്ത്രജ്ഞർ, മൈകോപ്ലാസ്മ കാപ്രിക്കോളം എന്ന ബാക്ടീരിയയുടെ ഡിഎൻഎ വിജയകരമായി ഇല്ലാതാക്കി, പകരം മറ്റൊരു ബാക്ടീരിയയായ മൈകോപ്ലാസ്മ മൈക്കോയിഡ്സ് അടിസ്ഥാനമാക്കി കമ്പ്യൂട്ടർ ജനറേറ്റഡ് ഡിഎൻഎ സ്ഥാപിച്ചതായി പ്രഖ്യാപിച്ചു. ടീം അവരുടെ പുതിയ ജീവജാലത്തിന് JCVI-syn1.0 അല്ലെങ്കിൽ ചുരുക്കത്തിൽ 'സിന്തറ്റിക്' എന്ന് പേരിട്ടു. കമ്പ്യൂട്ടർ രക്ഷിതാക്കൾ അടങ്ങുന്ന ഭൂമിയിലെ ആദ്യത്തെ സ്വയം-പകർത്ത ജീവിയായിരുന്നു ഈ ജീവി. കോശങ്ങളിൽ നിന്ന് തുടങ്ങി ജീവൻ എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നുവെന്ന് ശാസ്ത്രജ്ഞരെ മനസ്സിലാക്കാൻ സഹായിക്കുന്നതിനാണ് ഇത് സൃഷ്ടിച്ചത്. 

2016-ൽ, സംഘം JCVI-syn3.0 സൃഷ്ടിച്ചു, അറിയപ്പെടുന്ന മറ്റേതൊരു ലളിതമായ ജീവിതത്തേക്കാളും കുറച്ച് ജീനുകളുള്ള ഒരു ഏകകോശ ജീവി (JVCI-syn473-ന്റെ 1.0 ജീനുകളുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ 901 ജീനുകൾ മാത്രം). എന്നിരുന്നാലും, ജീവജാലം പ്രവചനാതീതമായ രീതിയിൽ പ്രവർത്തിച്ചു. ആരോഗ്യമുള്ള കോശങ്ങൾ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിനുപകരം, അത് സ്വയം പകർത്തുന്ന സമയത്ത് വിചിത്രമായ ആകൃതിയിലുള്ളവ സൃഷ്ടിച്ചു. സാധാരണ കോശവിഭജനത്തിന് ഉത്തരവാദികൾ ഉൾപ്പെടെ ഒറിജിനൽ സെല്ലിൽ നിന്ന് നിരവധി ജീനുകൾ നീക്കം ചെയ്തതായി ശാസ്ത്രജ്ഞർ മനസ്സിലാക്കി. 

തടസ്സപ്പെടുത്തുന്ന ആഘാതം

സാധ്യമായ ഏറ്റവും കുറച്ച് ജീനുകളുള്ള ആരോഗ്യമുള്ള ഒരു ജീവിയെ കണ്ടെത്താൻ തീരുമാനിച്ചു, മസാച്ചുസെറ്റ്സ് ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് ടെക്നോളജി (എംഐടി), നാഷണൽ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് സ്റ്റാൻഡേർഡ്സ് ആൻഡ് ടെക്നോളജി (എൻഐഎസ്ടി) എന്നിവയിൽ നിന്നുള്ള ബയോഫിസിസ്റ്റുകൾ 3.0-ൽ JCVI-syn2021 കോഡ് റീമിക്സ് ചെയ്തു. JCVI-syn3A എന്ന പുതിയ വേരിയന്റ്. ഈ പുതിയ സെല്ലിന് 500 ജീനുകൾ മാത്രമേ ഉള്ളൂവെങ്കിലും, ഗവേഷകരുടെ പ്രവർത്തനത്തിന് നന്ദി, ഇത് ഒരു സാധാരണ കോശമായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു. 

കോശത്തെ ഇനിയും നീക്കം ചെയ്യാനുള്ള ശ്രമത്തിലാണ് ശാസ്ത്രജ്ഞർ. 2021-ൽ, M. mycoides JCVI-syn3B എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഒരു പുതിയ സിന്തറ്റിക് ജീവി 300 ദിവസത്തേക്ക് പരിണമിച്ചു, വ്യത്യസ്ത സാഹചര്യങ്ങളിൽ ഇതിന് പരിവർത്തനം ചെയ്യാൻ കഴിയുമെന്ന് തെളിയിക്കുന്നു. ജീവിതത്തെ അതിന്റെ ഏറ്റവും അടിസ്ഥാന തലത്തിൽ പഠിക്കാനും രോഗങ്ങൾ എങ്ങനെ പുരോഗമിക്കുന്നുവെന്ന് മനസ്സിലാക്കാനും കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമമായ ഒരു ജീവി ശാസ്ത്രജ്ഞരെ സഹായിക്കുമെന്ന് ബയോ എഞ്ചിനീയർമാർക്കും ശുഭാപ്തി വിശ്വാസമുണ്ട്.

2022-ൽ, ഉർബാന-ചാമ്പെയ്‌നിലെ ഇല്ലിനോയിസ് യൂണിവേഴ്‌സിറ്റി, ജെവിസിഐ, ജർമ്മനി ആസ്ഥാനമായുള്ള ടെക്‌നിഷ് യൂണിവേഴ്‌സിറ്റേറ്റ് ഡ്രെസ്‌ഡെൻ എന്നിവിടങ്ങളിൽ നിന്നുള്ള ഒരു സംഘം ശാസ്ത്രജ്ഞർ JCVI-syn3A-യുടെ കമ്പ്യൂട്ടർ മോഡൽ സൃഷ്ടിച്ചു. ഈ മോഡലിന് അതിന്റെ യഥാർത്ഥ ജീവിത അനലോഗിന്റെ വളർച്ചയും തന്മാത്രാ ഘടനയും കൃത്യമായി പ്രവചിക്കാൻ കഴിയും. 2022-ലെ കണക്കനുസരിച്ച്, ഒരു കമ്പ്യൂട്ടർ അനുകരിച്ചിട്ടുള്ള ഏറ്റവും പൂർണ്ണമായ മുഴുവൻ സെൽ മോഡലായിരുന്നു ഇത്.

ഈ അനുകരണങ്ങൾക്ക് വിലപ്പെട്ട വിവരങ്ങൾ നൽകാൻ കഴിയും. ഈ ഡാറ്റയിൽ മെറ്റബോളിസം, വളർച്ച, ഒരു സെൽ സൈക്കിളിലെ ജനിതക വിവര പ്രക്രിയകൾ എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. ജീവന്റെ തത്വങ്ങളെക്കുറിച്ചും അമിനോ ആസിഡുകൾ, ന്യൂക്ലിയോടൈഡുകൾ, അയോണുകൾ എന്നിവയുടെ സജീവ ഗതാഗതം ഉൾപ്പെടെ കോശങ്ങൾ എങ്ങനെ ഊർജ്ജം ഉപയോഗിക്കുന്നുവെന്നും വിശകലനം നൽകുന്നു. കുറഞ്ഞ കോശ ഗവേഷണം വർദ്ധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നതിനാൽ, മരുന്നുകൾ വികസിപ്പിക്കുന്നതിനും രോഗങ്ങൾ പഠിക്കുന്നതിനും ജനിതക ചികിത്സകൾ കണ്ടെത്തുന്നതിനും ഉപയോഗിക്കാവുന്ന മികച്ച സിന്തറ്റിക് ബയോളജി സംവിധാനങ്ങൾ ശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും.

കൃത്രിമ കുറഞ്ഞ കോശങ്ങളുടെ പ്രത്യാഘാതങ്ങൾ

കൃത്രിമ മിനിമൽ സെല്ലുകളുടെ വികസനത്തിന്റെ വിശാലമായ പ്രത്യാഘാതങ്ങൾ ഉൾപ്പെടാം: 

• ഗവേഷണത്തിനായി സ്ട്രിപ്പ്-ഡൌൺ എന്നാൽ പ്രവർത്തനക്ഷമമായ ജീവിത സംവിധാനങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കാൻ കൂടുതൽ ആഗോള സഹകരണങ്ങൾ.
• രക്തകോശങ്ങളും പ്രോട്ടീനുകളും പോലെയുള്ള ജൈവ ഘടനകളെ മാപ്പ് ചെയ്യുന്നതിനായി മെഷീൻ ലേണിംഗും കമ്പ്യൂട്ടർ മോഡലിംഗ് ഉപയോഗവും വർദ്ധിപ്പിച്ചു.
• ബോഡി-ഓൺ-എ-ചിപ്പ്, ലൈവ് റോബോട്ടുകൾ എന്നിവയുൾപ്പെടെ വിപുലമായ സിന്തറ്റിക് ബയോളജിയും മെഷീൻ-ഓർഗാനിസം ഹൈബ്രിഡുകളും. എന്നിരുന്നാലും, ഈ പരീക്ഷണങ്ങൾക്ക് ചില ശാസ്ത്രജ്ഞരിൽ നിന്ന് ധാർമ്മിക പരാതികൾ ലഭിച്ചേക്കാം.
• ചില ബയോടെക്, ബയോഫാർമ കമ്പനികൾ മയക്കുമരുന്ന്, തെറാപ്പി വികസനങ്ങൾ വേഗത്തിൽ ട്രാക്കുചെയ്യുന്നതിന് സിന്തറ്റിക് ബയോളജി സംരംഭങ്ങളിൽ വൻതോതിൽ നിക്ഷേപം നടത്തുന്നു.
• ജീനുകളെക്കുറിച്ചും അവ എങ്ങനെ കൈകാര്യം ചെയ്യാമെന്നും ശാസ്ത്രജ്ഞർ കൂടുതലറിയുന്നതിനാൽ ജനിതക എഡിറ്റിംഗിലെ നവീകരണവും കണ്ടുപിടുത്തങ്ങളും വർദ്ധിച്ചു.
• ശാസ്ത്രീയമായ സമഗ്രതയും പൊതുവിശ്വാസവും സംരക്ഷിക്കുന്ന, ധാർമ്മിക സമ്പ്രദായങ്ങൾ ഉറപ്പാക്കുന്നതിന് ബയോടെക്നോളജിക്കൽ ഗവേഷണത്തിൻ്റെ മെച്ചപ്പെടുത്തിയ നിയന്ത്രണങ്ങൾ.
• സിന്തറ്റിക് ബയോളജിയിലും കൃത്രിമ ജീവിത രൂപങ്ങളിലും ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിച്ചുള്ള പുതിയ വിദ്യാഭ്യാസ പരിശീലന പരിപാടികളുടെ ആവിർഭാവം, അടുത്ത തലമുറയിലെ ശാസ്ത്രജ്ഞരെ പ്രത്യേക വൈദഗ്ധ്യം കൊണ്ട് സജ്ജരാക്കുന്നു.
• വ്യക്തിഗതമാക്കിയ മെഡിസിൻ, കൃത്രിമ കോശങ്ങൾ, സിന്തറ്റിക് ബയോളജി എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് തയ്യൽ ചെയ്ത ചികിത്സകൾക്കും രോഗനിർണയത്തിനും വേണ്ടിയുള്ള ആരോഗ്യ സംരക്ഷണ തന്ത്രങ്ങൾ മാറ്റുക.

പരിഗണിക്കേണ്ട ചോദ്യങ്ങൾ

• നിങ്ങൾ സിന്തറ്റിക് ബയോളജി മേഖലയിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നുണ്ടെങ്കിൽ, കുറഞ്ഞ കോശങ്ങളുടെ മറ്റ് നേട്ടങ്ങൾ എന്തൊക്കെയാണ്?
• സിന്തറ്റിക് ബയോളജിയുടെ പുരോഗതിക്കായി ഓർഗനൈസേഷനുകൾക്കും സ്ഥാപനങ്ങൾക്കും എങ്ങനെ ഒരുമിച്ച് പ്രവർത്തിക്കാനാകും?