Sél minimal jieunan: Nyiptakeun kahirupan anu cukup pikeun panalungtikan médis

• Author:
• Ngaran pangarang

  Quantumrun tetempoan
• Désémber 23, 2022

Ringkesan wawasan

Ngajalajah kabutuhan poko kahirupan, para ilmuwan parantos ngirangan génom pikeun nyiptakeun sél minimal, ngungkabkeun fungsi inti anu dipikabutuh pikeun kahirupan. Usaha ieu nyababkeun panemuan sareng tangtangan anu teu kaduga, sapertos bentuk sél anu henteu teratur, nyababkeun panyampurnaan sareng pamahaman anu penting pikeun genetik. Panaliti ieu nyayogikeun jalan pikeun kamajuan dina biologi sintétik, kalayan aplikasi poténsial dina pamekaran ubar, kajian panyakit, sareng ubar pribadi.

Kontéks sél minimal jieunan

Sél minimal jieunan atawa minimisasi génom nyaéta pendekatan biologi sintétik praktis pikeun ngarti kumaha interaksi antara gén penting ngabalukarkeun prosés fisiologis vital. Ngaminimalkeun génom ngagunakeun métode design-build-test-learn anu ngandelkeun évaluasi sareng kombinasi bagéan génomik modular sareng inpormasi tina transposon mutagenesis (prosés mindahkeun gen ti hiji host ka host anu sanés) pikeun ngabantosan ngahapus gen. Métode ieu ngirangan bias nalika mendakan gén penting sareng masihan para ilmuwan alat pikeun ngarobih, ngawangun deui, sareng diajar génom sareng naon anu dilakukeun.

Dina 2010, élmuwan di J. Craig Venter Institute (JVCI) basis AS ngumumkeun yén maranéhna geus hasil ngaleungitkeun DNA baktéri Mycoplasma capricolum sarta ngaganti eta ku DNA dihasilkeun komputer dumasar kana baktéri séjén, Mycoplasma mycoides. Tim nu judulna organisme anyar maranéhanana JCVI-syn1.0, atawa 'Synthetic,' pikeun pondok. Organisme ieu mangrupikeun spésiés réplikasi diri munggaran di Bumi anu diwangun ku kolot komputer. Éta diciptakeun pikeun ngabantosan para élmuwan ngartos kumaha kahirupan didamel, mimitian ti sél ka luhur. 

Dina 2016, tim nyiptakeun JCVI-syn3.0, hiji organisme sél tunggal kalawan gén pangsaeutikna ti sagala bentuk séjén dipikawanoh tina kahirupan basajan (ngan 473 gén dibandingkeun jeung 1.0 gén JVCI-syn901 urang). Sanajan kitu, organisme meta dina cara unpredictable. Gantina ngahasilkeun sél séhat, éta nyiptakeun bentuk anu aneh nalika réplikasi diri. Élmuwan sadar yén aranjeunna parantos ngaleungitkeun seueur teuing gén tina sél aslina, kalebet anu tanggung jawab pikeun ngabagi sél normal. 

Dampak ngaganggu

Ditangtukeun pikeun manggihan hiji organisme cageur kalayan gén pangsaeutikna mungkin, biophysicists ti Massachusetts Institute of Technology (MIT) jeung National Institute of Standards and Technology (NIST) remixed kode JCVI-syn3.0 di 2021. Aranjeunna sanggup nyieun hiji. varian anyar disebut JCVI-syn3A. Sanajan sél anyar ieu ngan boga 500 gén, éta kalakuanana leuwih kawas sél biasa berkat karya peneliti '. 

Élmuwan nuju ngusahakeun ngaleupaskeun sél langkung jauh. Taun 2021, organisme sintétik anyar anu katelah M. mycoides JCVI-syn3B mekar salami 300 dinten, nunjukkeun yén éta tiasa mutasi dina kaayaan anu béda. Bioengineers ogé optimis yén organisme anu langkung lancar tiasa ngabantosan para ilmuwan diajar kahirupan dina tingkat anu paling dasar sareng ngartos kumaha kamajuan panyakit.

Taun 2022, tim ilmuwan ti Universitas Illionis di Urbana-Champaign, JVCI, sareng Technische Universität Dresden anu berbasis di Jerman nyiptakeun modél komputer JCVI-syn3A. Modél ieu sacara akurat tiasa ngaduga pertumbuhan analog sareng struktur molekular kahirupan nyata. Dina taun 2022, éta mangrupikeun modél sélulér anu paling lengkep anu disimulasikeun ku komputer.

simulasi ieu bisa nyadiakeun informasi berharga. Data ieu kalebet métabolisme, kamekaran, sareng prosés inpormasi genetik dina hiji siklus sél. Analisis nawarkeun wawasan prinsip hirup jeung kumaha sél meakeun énergi, kaasup angkutan aktif asam amino, nukléotida, jeung ion. Nalika panalungtikan sél minimal terus tumuwuh, para ilmuwan tiasa nyiptakeun sistem biologi sintétik anu langkung saé anu tiasa dianggo pikeun ngembangkeun ubar, ngulik panyakit, sareng mendakan terapi genetik.

Implikasi sél minimal jieunan

Implikasi lega tina ngembangkeun sél minimal jieunan bisa ngawengku: 

• Langkung kolaborasi global pikeun nyiptakeun sistem kahirupan anu dilucuti tapi fungsina pikeun panalungtikan.
• Ngaronjatkeun pembelajaran mesin sareng pamakean modél komputer pikeun peta struktur biologis, sapertos sél getih sareng protéin.
• Biologi sintétik canggih sareng hibrida mesin-organisme, kalebet awak-on-a-chip sareng robot hirup. Nanging, percobaan ieu tiasa nampi keluhan étika ti sababaraha élmuwan.
• Sababaraha firma biotéhnologi sareng biopharma investasi pisan dina inisiatif biologi sintétik pikeun ngagancangkeun kamajuan ubar sareng terapi.
• Ngaronjatkeun inovasi sareng panemuan dina éditan genetik nalika para ilmuwan langkung seueur diajar ngeunaan gen sareng kumaha aranjeunna tiasa dimanipulasi.
• Perda ditingkatkeun dina panalungtikan biotéhnologi pikeun mastikeun prakték étika, ngajagaan integritas ilmiah sareng kapercayaan umum.
• Mecenghulna program atikan jeung latihan anyar fokus kana biologi sintétik jeung bentuk kahirupan jieunan, equipping generasi saterusna élmuwan jeung kaahlian husus.
• Mindahkeun strategi kasehatan ka arah ubar pribadi, ngamangpaatkeun sél jieunan sareng biologi sintétik pikeun pangobatan sareng diagnostik anu didamel khusus.

Patarosan anu kedah diperhatoskeun

• Upami anjeun damel dina widang biologi sintétik, naon mangpaat sél minimal?
• Kumaha organisasi sareng lembaga tiasa damel babarengan pikeun ngamajukeun biologi sintétik?