Хиймэл хамгийн бага эсүүд: Анагаах ухааны судалгаа хийхэд хангалттай амьдралыг бий болгох

ЗУРГИЙН ЗЭЭЛ:
Зургийн кредит
iStock

Хиймэл хамгийн бага эсүүд: Анагаах ухааны судалгаа хийхэд хангалттай амьдралыг бий болгох

Хиймэл хамгийн бага эсүүд: Анагаах ухааны судалгаа хийхэд хангалттай амьдралыг бий болгох

Дэд гарчгийн текст
Эрдэмтэд компьютерийн загварчлал, генетикийн засвар, синтетик биологийг нэгтгэж, анагаах ухааны судалгаанд тохиромжтой сорьцыг бий болгодог.
    • Зохиогчийн тухай:
    • Зохиогчийн нэр
      Quantumrun Foresight
    • Арванхоёрдугаар сар 23, 2022

    Үзэл баримтлалын хураангуй

    Амьдралд зайлшгүй шаардлагатай зүйлсийг судлахын тулд эрдэмтэд хамгийн бага эсийг бий болгохын тулд геномыг багасгаж, амьдралд шаардлагатай үндсэн үйл ажиллагааг илчилсэн. Эдгээр хүчин чармайлт нь эсийн жигд бус хэлбэр гэх мэт гэнэтийн нээлт, сорилтуудад хүргэсэн бөгөөд энэ нь генетикийн нэн чухал зүйлийг илүү боловсронгуй болгож, ойлгоход түлхэц болсон. Энэхүү судалгаа нь синтетик биологийн дэвшилд хүрэх замыг нээж, эм боловсруулах, өвчний судалгаа, хувийн анагаах ухаанд ашиглах боломжтой юм.

    Хиймэл хамгийн бага эсийн контекст

    Хиймэл хамгийн бага эсүүд буюу геномыг багасгах нь чухал генүүдийн хоорондын харилцан үйлчлэл нь физиологийн амин чухал үйл явцыг хэрхэн үүсгэдэгийг ойлгох практик синтетик биологийн арга юм. Геномыг багасгах нь модульчлагдсан геномын сегментүүдийн үнэлгээ, хослол болон транспозон мутагенезийн мэдээлэлд тулгуурласан дизайн-байгуул-турших-суралцах аргыг ашигласан бөгөөд генийг устгах үйл явцыг удирдан чиглүүлэхэд тусалдаг. Энэ арга нь зайлшгүй шаардлагатай генийг олоход өрөөсгөл хандлагыг бууруулж, эрдэмтэд геномыг өөрчлөх, сэргээн босгох, судлах арга хэрэгсэл болон түүний үйлдлийг өгсөн.

    2010 онд АНУ-д төвтэй Ж.Крейг Вентерийн хүрээлэнгийн (JVCI) эрдэмтэд Mycoplasma capricolum бактерийн ДНХ-ийг амжилттай устгаж, өөр нэг бактери болох Mycoplasma mycoides дээр үндэслэн компьютерээр үүсгэсэн ДНХ-ээр сольсноо зарлав. Тус баг шинэ организмаа JCVI-syn1.0 буюу товчоор "Синтетик" гэж нэрлэсэн. Энэ организм нь компьютерийн эцэг эхээс бүрдсэн дэлхий дээрх анхны өөрийгөө үржүүлдэг зүйл байв. Үүнийг эрдэмтэд эсээс эхлээд амьдрал хэрхэн явагддагийг ойлгоход туслах зорилгоор бүтээжээ. 

    2016 онд тус баг JCVI-syn3.0 хэмээх энгийн амьдралын бусад хэлбэрээс цөөн гентэй (JVCI-syn473-ийн 1.0 гентэй харьцуулахад ердөө 901 ген) нэг эст организмыг бүтээжээ. Гэсэн хэдий ч организм урьдчилан таамаглах аргагүй байдлаар үйлчилсэн. Эрүүл эсийг үүсгэхийн оронд өөрийгөө нөхөн үржих явцад хачирхалтай хэлбэртэй эсүүдийг бий болгосон. Эрдэмтэд анхны эсээс хэт олон ген, тэр дундаа эсийн хэвийн хуваагдлыг хариуцдаг генийг устгасан гэдгээ ойлгов. 

    Сөрөг нөлөө

    Массачусетсийн Технологийн Институт (MIT) болон Үндэсний Стандарт Технологийн Хүрээлэн (NIST)-ийн биофизикчид аль болох цөөн гентэй эрүүл организмыг олохоор шийдсэн тул 3.0 онд JCVI-syn2021 кодыг дахин найруулсан. JCVI-syn3A нэртэй шинэ хувилбар. Хэдийгээр энэ шинэ эс ердөө 500 гентэй ч судлаачдын ажлын ачаар жирийн эс шиг биеэ авч яваа юм. 

    Эрдэмтэд эсийг бүр ч илүү задлахаар ажиллаж байна. 2021 онд M. mycoides JCVI-syn3B гэгддэг шинэ синтетик организм 300 хоногийн турш хөгжсөн нь янз бүрийн нөхцөлд мутаци хийх чадвартай болохыг харуулсан. Био инженерүүд илүү боловсронгуй организм нь эрдэмтдэд амьдралыг хамгийн энгийн түвшинд судалж, өвчин хэрхэн хөгжиж байгааг ойлгоход тусална гэж өөдрөгөөр харж байна.

    2022 онд Урбана-Шампейн дахь Иллинойсын их сургуулийн эрдэмтдийн баг, JVCI болон Германд төвтэй Technische Universität Dresden JCVI-syn3A компьютерийн загварыг бүтээжээ. Энэ загвар нь түүний бодит амьдрал дээрх аналогийн өсөлт, молекулын бүтцийг нарийн урьдчилан таамаглах боломжтой. 2022 оны байдлаар энэ нь компьютерийн загварчилсан хамгийн бүрэн бүтэн эсийн загвар байсан юм.

    Эдгээр симуляци нь үнэ цэнэтэй мэдээллийг өгч чадна. Энэ өгөгдөл нь эсийн мөчлөгийн доторх бодисын солилцоо, өсөлт, генетикийн мэдээллийн үйл явцыг агуулдаг. Энэхүү шинжилгээ нь амин хүчил, нуклеотид, ионуудын идэвхтэй тээвэрлэлт зэрэг амьдралын зарчмууд болон эсүүд эрчим хүчийг хэрхэн зарцуулдаг талаар ойлголт өгдөг. Эсийн хамгийн бага судалгаа өсөн нэмэгдэхийн хэрээр эрдэмтэд эм боловсруулах, өвчин судлах, генетикийн эмчилгээг нээхэд ашиглаж болох илүү сайн синтетик биологийн системийг бий болгож чадна.

    Хиймэл хамгийн бага эсийн үр дагавар

    Хиймэл хамгийн бага эсийг хөгжүүлэх өргөн хүрээний үр дагаварт дараахь зүйлс орно. 

    • Судалгаанд зориулж хуучирсан боловч ажиллаж байгаа амьдралын системийг бий болгохын тулд илүү олон дэлхийн хамтын ажиллагаа.
    • Цусны эс, уураг зэрэг биологийн бүтцийг зураглахын тулд машин сурах, компьютерийн загварчлалын хэрэглээ нэмэгдсэн.
    • Нарийвчилсан синтетик биологи, машин организмын эрлийзүүд, түүний дотор чип дээрх бие, амьд роботууд. Гэсэн хэдий ч эдгээр туршилтууд зарим эрдэмтдээс ёс зүйн гомдол хүлээн авч магадгүй юм.
    • Зарим биотехнологи, биофарма компаниуд эм, эмчилгээний хөгжлийг хурдасгахын тулд синтетик биологийн санаачлагуудад ихээхэн хөрөнгө оруулалт хийдэг.
    • Эрдэмтэд ген болон тэдгээрийг хэрхэн удирдах талаар илүү ихийг мэдэхийн хэрээр генетикийн засварлах шинэлэг зүйл, нээлтүүд нэмэгдэв.
    • Шинжлэх ухааны нэгдмэл байдал, олон нийтийн итгэлийг хамгаалах ёс зүйн практикийг хангах зорилгоор биотехнологийн судалгааны зохицуулалтыг сайжруулав.
    • Синтетик биологи, хиймэл амьдралын хэлбэрт чиглэсэн шинэ боловсрол, сургалтын хөтөлбөрүүд гарч ирж, дараагийн үеийн эрдэмтдийг тусгай ур чадвараар хангасан.
    • Эрүүл мэндийн тусламж үйлчилгээний стратегийг хувь хүний ​​анагаах ухаан руу шилжүүлж, хиймэл эс, синтетик биологийг тусгайлан боловсруулсан эмчилгээ, оношилгоонд ашиглах.

    Анхаарах асуултууд

    • Хэрэв та синтетик биологийн чиглэлээр ажилладаг бол хамгийн бага эсийн бусад ашиг тус юу вэ?
    • Синтетик биологийг хөгжүүлэхийн тулд байгууллага, байгууллагууд хэрхэн хамтран ажиллах вэ?

    Үзэл баримтлалын лавлагаа

    Энэхүү ойлголтыг авахын тулд дараах алдартай болон институцийн холбоосыг ашигласан болно: