Ċelloli minimi artifiċjali: Noħolqu ħajja biżżejjed għar-riċerka medika

KREDITU TAL-IMMAĠNI:
Immaġni kreditu
iStock

Ċelloli minimi artifiċjali: Noħolqu ħajja biżżejjed għar-riċerka medika

Ċelloli minimi artifiċjali: Noħolqu ħajja biżżejjed għar-riċerka medika

Test tas-subintestatura
Ix-xjentisti jingħaqdu l-immudellar tal-kompjuter, l-editjar ġenetiku u l-bijoloġija sintetika biex joħolqu l-kampjuni perfetti għal studji mediċi.
    • awtur:
    • isem awtur
      Quantumrun Foresight
    • Diċembru 23, 2022

    Sommarju tal-għarfien

    Jesploraw l-essenzjali tal-ħajja, ix-xjenzati ilhom inaqqsu l-ġenomi biex joħolqu ċelloli minimi, u jiżvelaw il-funzjonijiet ewlenin meħtieġa għall-ħajja. Dawn l-isforzi wasslu għal skoperti u sfidi mhux mistennija, bħal forom ta 'ċelluli irregolari, li wasslu għal aktar raffinament u fehim ta' elementi essenzjali ġenetiċi. Din ir-riċerka twitti t-triq għall-avvanzi fil-bijoloġija sintetika, b'applikazzjonijiet potenzjali fl-iżvilupp tad-droga, studju tal-mard, u mediċina personalizzata.

    Kuntest taċ-ċelloli minimi artifiċjali

    Ċelloli minimi artifiċjali jew minimizzazzjoni tal-ġenoma huwa approċċ prattiku tal-bijoloġija sintetika biex wieħed jifhem kif l-interazzjonijiet bejn il-ġeni essenzjali jagħtu lok għal proċessi fiżjoloġiċi vitali. Il-minimizzazzjoni tal-ġenoma użat metodu ta 'disinn-bini-test-tagħlim li bbażat ruħha fuq l-evalwazzjoni u l-kombinazzjoni ta' segmenti ġenomiċi modulari u informazzjoni minn transposon mutagenesis (il-proċess tat-trasferiment tal-ġeni minn ospitanti għal ieħor) biex jgħin jiggwida t-tħassir tal-ġeni. Dan il-metodu naqqas il-preġudizzju meta nstab ġeni essenzjali u ta lix-xjenzati l-għodda biex jibdlu, jibnu mill-ġdid, u jistudjaw il-ġenoma u x'jagħmel.

    Fl-2010, xjenzati fl-Istitut J. Craig Venter (JVCI) bbażat fl-Istati Uniti ħabbru li eliminaw b'suċċess id-DNA tal-batterja Mycoplasma capricolum u sostitwiwh b'DNA ġġenerat mill-kompjuter ibbażat fuq batterja oħra, Mycoplasma mycoides. It-tim sejjaħ l-organiżmu l-ġdid tagħhom JCVI-syn1.0, jew 'Sintetiku', fil-qosor. Dan l-organiżmu kien l-ewwel speċi li tirreplika ruħha fid-Dinja li kienet tikkonsisti minn ġenituri tal-kompjuter. Inħoloq biex jgħin lix-xjenzati jifhmu kif kienet taħdem il-ħajja, ibda miċ-ċelloli 'l fuq. 

    Fl-2016, it-tim ħoloq JCVI-syn3.0, organiżmu b'ċellula waħda b'inqas ġeni minn kwalunkwe forma oħra magħrufa ta 'ħajja sempliċi (473 ġeni biss meta mqabbla mad-1.0 ġeni ta' JVCI-syn901). Madankollu, l-organiżmu aġixxa b'modi imprevedibbli. Minflok ma pproduċiet ċelluli b'saħħithom, ħoloq dawk b'forma stramba waqt l-awto-replikazzjoni. Ix-xjentisti indunaw li neħħew wisq ġeni miċ-ċellula oriġinali, inklużi dawk responsabbli għad-diviżjoni normali taċ-ċelluli. 

    Impatt li jfixkel

    Determinati li jsibu organiżmu b'saħħtu bl-inqas ġeni possibbli, bijofiżiċi mill-Istitut tat-Teknoloġija ta 'Massachusetts (MIT) u l-Istitut Nazzjonali ta' Standards u Teknoloġija (NIST) remixed il-kodiċi JCVI-syn3.0 fl-2021. Huma setgħu joħolqu varjant ġdid imsejjaħ JCVI-syn3A. Anke jekk din iċ-ċellula ġdida għandha biss 500 ġene, din taġixxi aktar bħal ċellula regolari grazzi għax-xogħol tar-riċerkaturi. 

    Ix-xjentisti qed jaħdmu biex iqaxxru ċ-ċellula saħansitra aktar. Fl-2021, organiżmu sintetiku ġdid magħruf bħala M. mycoides JCVI-syn3B evolva għal 300 jum, u wera li jista 'jbiddel taħt ċirkostanzi differenti. Il-bijoinġiniera huma wkoll ottimisti li organiżmu aktar issimplifikat jista 'jgħin lix-xjentisti jistudjaw il-ħajja fil-livell l-aktar bażiku tagħha u jifhmu kif il-mard javvanza.

    Fl-2022, tim ta 'xjentisti mill-Università ta' Illinois f'Urbana-Champaign, JVCI, u Technische Universität Dresden ibbażata fil-Ġermanja ħolqu mudell tal-kompjuter ta 'JCVI-syn3A. Dan il-mudell jista 'jbassar b'mod preċiż it-tkabbir u l-istruttura molekulari tal-analogu fil-ħajja reali tiegħu. Mill-2022, kien l-aktar mudell komplut taċ-ċelluli sħaħ li simula kompjuter.

    Dawn is-simulazzjonijiet jistgħu jipprovdu informazzjoni siewja. Din id-dejta tinkludi proċessi ta 'metaboliżmu, tkabbir u informazzjoni ġenetika fuq ċiklu taċ-ċelluli. L-analiżi toffri ħarsa lejn il-prinċipji tal-ħajja u kif iċ-ċelloli jikkunsmaw l-enerġija, inkluż it-trasport attiv ta 'aċidi amminiċi, nukleotidi u joni. Hekk kif ir-riċerka minima taċ-ċelluli tkompli tikber, ix-xjentisti jistgħu joħolqu sistemi ta’ bijoloġija sintetika aħjar li jistgħu jintużaw biex jiżviluppaw drogi, jistudjaw il-mard, u jiskopru terapiji ġenetiċi.

    Implikazzjonijiet ta 'ċelluli minimi artifiċjali

    Implikazzjonijiet usa' tal-iżvilupp ta' ċelloli minimi artifiċjali jistgħu jinkludu: 

    • Aktar kollaborazzjonijiet globali biex jinħolqu sistemi tal-ħajja mqaxxra iżda li jiffunzjonaw għar-riċerka.
    • Żieda fit-tagħlim tal-magni u l-użu tal-immudellar tal-kompjuter biex jiġu mmappjati strutturi bijoloġiċi, bħal ċelluli tad-demm u proteini.
    • Bijoloġija sintetika avvanzata u ibridi magna-organiżmu, inklużi body-on-a-chip u robots ħajjin. Madankollu, dawn l-esperimenti jistgħu jirċievu ilmenti etiċi minn xi xjentisti.
    • Xi ditti tal-bijoteknoloġija u bijofarmaċija jinvestu ħafna f'inizjattivi tal-bijoloġija sintetika biex iħaffu l-iżviluppi tad-droga u t-terapija.
    • Żieda fl-innovazzjoni u skoperti fl-editjar ġenetiku hekk kif ix-xjentisti jitgħallmu aktar dwar il-ġeni u kif jistgħu jiġu manipulati.
    • Regolamenti mtejba dwar ir-riċerka bijoteknoloġika biex jiżguraw prattiki etiċi, jissalvagwardjaw kemm l-integrità xjentifika kif ukoll il-fiduċja pubblika.
    • Ħruġ ta 'programmi edukattivi u ta' taħriġ ġodda ffukati fuq bijoloġija sintetika u forom ta 'ħajja artifiċjali, li jgħammru lill-ġenerazzjoni li jmiss ta' xjenzati b'ħiliet speċjalizzati.
    • Bidla fl-istrateġiji tal-kura tas-saħħa lejn mediċina personalizzata, bl-użu ta 'ċelluli artifiċjali u bijoloġija sintetika għal trattamenti u dijanjostiċi mfassla apposta.

    Mistoqsijiet li għandek tikkunsidra

    • Jekk taħdem fil-qasam tal-bijoloġija sintetika, x'inhuma l-benefiċċji l-oħra taċ-ċelloli minimi?
    • Kif jistgħu l-organizzazzjonijiet u l-istituzzjonijiet jaħdmu flimkien biex javvanzaw il-bijoloġija sintetika?

    Referenzi ta' għarfien

    Ir-rabtiet popolari u istituzzjonali li ġejjin ġew referenzjati għal din l-għarfien: