Ҳуҷайраҳои минималии сунъӣ: Эҷоди ҳаёти кофӣ барои таҳқиқоти тиббӣ

Кредити тасвирӣ:
Қарзи тасвирӣ
iStock

Ҳуҷайраҳои минималии сунъӣ: Эҷоди ҳаёти кофӣ барои таҳқиқоти тиббӣ

Ҳуҷайраҳои минималии сунъӣ: Эҷоди ҳаёти кофӣ барои таҳқиқоти тиббӣ

Матни зерсарлавҳа
Олимон моделсозии компютерӣ, таҳрири генетикӣ ва биологияи синтетикиро барои эҷод кардани намунаҳои комил барои омӯзиши тиббӣ муттаҳид мекунанд.
    • Муаллиф:
    • Номи муаллиф
      Пешгӯии Quantumrun
    • Декабри соли 23, 2022

    Хулосаи фаҳмиш

    Олимон чизҳои муҳими ҳаётро омӯхта, геномҳоро барои эҷоди ҳуҷайраҳои ҳадди аққал коҳиш медиҳанд ва вазифаҳои асосии барои ҳаёт заруриро ошкор мекунанд. Ин кӯшишҳо боиси кашфиётҳо ва мушкилоти ғайричашмдошт, ба монанди шаклҳои номунтазами ҳуҷайраҳо гардиданд, ки боиси такмили минбаъда ва фаҳмиши муҳими генетикӣ шуданд. Ин тадқиқот роҳро барои пешрафтҳо дар биологияи синтетикӣ бо барномаҳои эҳтимолӣ дар таҳияи маводи мухаддир, омӯзиши бемориҳо ва тибби фардӣ мекушояд.

    Контексти ҳуҷайраҳои минималии сунъӣ

    Ҳуҷайраҳои минималии сунъӣ ё кам кардани геном як равиши амалии биологияи синтетикӣ барои фаҳмидани он, ки чӣ гуна таъсири мутақобилаи генҳои муҳим боиси равандҳои физиологии ҳаётан муҳим мебошад. Минимизатсияи геном усули тарҳрезӣ-сохт-озмоиш-омӯхтанро истифода бурд, ки ба арзёбӣ ва омезиши сегментҳои геномии модулӣ ва иттилоот аз мутагенези транспозонӣ (раванди интиқоли генҳо аз як мизбон ба дигараш) такя мекард, то барои роҳнамоии ҳазфи генҳо кӯмак кунад. Ин усул ғаразро ҳангоми дарёфти генҳои муҳим коҳиш дод ва ба олимон асбобҳоро барои тағир додан, барқарор кардан ва омӯзиши геном ва чӣ кор карданро дод.

    Дар соли 2010 олимони Институти Ҷ. Крейг Вентер (JVCI) дар ИМА эълон карданд, ки онҳо ДНК-и бактерияҳои Mycoplasma capricolumро бомуваффақият нест карданд ва онро бо ДНК-и компютерӣ дар асоси бактерияи дигар, Mycoplasma mycoides иваз карданд. Даста организми нави худро JCVI-syn1.0 ё кӯтоҳ "Синтетикӣ" номид. Ин организм аввалин намуди худпешбаранда дар рӯи замин буд, ки аз волидони компютер иборат буд. Он барои кӯмак расонидан ба олимон дар фаҳмидани он, ки ҳаёт чӣ гуна кор мекард, аз ҳуҷайраҳо оғоз карда шудааст. 

    Дар соли 2016, даста JCVI-syn3.0, як организми якҳуҷайраро бо генҳои камтар аз ҳама гуна шаклҳои дигари маълуми ҳаёти оддӣ офаридааст (ҳамагӣ 473 ген дар муқоиса бо 1.0 гени JVCI-syn901). Бо вуҷуди ин, организм бо роҳҳои пешгӯинашаванда амал кард. Ба ҷои тавлиди ҳуҷайраҳои солим, он ҳангоми такрори худ ҳуҷайраҳои аҷибро ба вуҷуд овард. Олимон фаҳмиданд, ки онҳо генҳои аз ҳад зиёдро аз ҳуҷайраи аслӣ хориҷ кардаанд, аз ҷумла онҳое, ки барои тақсимоти муқаррарии ҳуҷайра масъуланд. 

    Таъсири вайронкунанда

    Биофизикҳои Донишкадаи Технологии Массачусетс (MIT) ва Институти Миллии Стандартҳо ва Технологияҳо (NIST) барои пайдо кардани организми солим бо камтарин генҳо тасмим гирифтанд, ки соли 3.0 рамзи JCVI-syn2021-ро ремикс карданд. Онҳо тавонистанд Варианти нав бо номи JCVI-syn3A. Ҳарчанд ин ҳуҷайраи нав ҳамагӣ 500 ген дорад, ба шарофати кори муҳаққиқон он бештар ба як ҳуҷайраи муқаррарӣ монанд аст. 

    Олимон кор карда истодаанд, ки ҳуҷайраро боз ҳам бештар ҷудо кунанд. Соли 2021 як организми нави синтетикӣ бо номи M. mycoides JCVI-syn3B дар тӯли 300 рӯз эволютсия карда, нишон дод, ки он метавонад дар шароитҳои гуногун мутатсия шавад. Биомуҳандисҳо инчунин хушбин ҳастанд, ки организми нисбатан соддатар метавонад ба олимон дар омӯзиши ҳаёт дар сатҳи ибтидоӣ ва дарк кунанд, ки чӣ гуна бемориҳо пешрафт мекунанд.

    Дар соли 2022 як гурӯҳи олимони Донишгоҳи Иллинойс дар Урбана-Шампейн, JVCI ва Technische Universität Drezden-и Олмон модели компютерии JCVI-syn3A-ро эҷод карданд. Ин модел метавонад афзоиш ва сохтори молекулавии аналоги воқеии онро дақиқ пешгӯӣ кунад. То соли 2022, он мукаммалтарин модели ҳуҷайра буд, ки компютер тақлид кардааст.

    Ин симулятсияҳо метавонанд маълумоти арзишманд пешниҳод кунанд. Ин маълумот равандҳои мубодилаи моддаҳо, афзоиш ва иттилооти генетикиро дар тӯли як давраи ҳуҷайра дар бар мегирад. Таҳлил дар бораи принсипҳои ҳаёт ва чӣ гуна ҳуҷайраҳо энергияро истеъмол мекунанд, аз ҷумла интиқоли фаъоли аминокислотаҳо, нуклеотидҳо ва ионҳоро пешниҳод мекунад. Вақте ки тадқиқоти ҳадди ақали ҳуҷайраҳо афзоиш меёбад, олимон метавонанд системаҳои беҳтари биологияи синтетикиро эҷод кунанд, ки онҳоро барои таҳияи доруҳо, омӯзиши бемориҳо ва кашф кардани табобати генетикӣ истифода бурдан мумкин аст.

    Оқибатҳои ҳуҷайраҳои минималии сунъӣ

    Оқибатҳои васеътари рушди ҳуҷайраҳои минималии сунъӣ метавонанд инҳоро дар бар гиранд: 

    • Ҳамкории бештари глобалӣ барои эҷоди системаҳои зинда, вале фаъол барои таҳқиқот.
    • Зиёд кардани омӯзиши мошинсозӣ ва истифодаи моделсозии компютерӣ барои харитаи сохторҳои биологӣ, ба монанди ҳуҷайраҳои хун ва сафедаҳо.
    • Биологияи пешрафтаи синтетикӣ ва гибридҳои мошин-организм, аз ҷумла роботҳои бадан дар чип ва зинда. Аммо, ин таҷрибаҳо метавонанд аз баъзе олимон шикоятҳои ахлоқӣ гиранд.
    • Баъзе ширкатҳои биотехнологӣ ва биофарма ба ташаббусҳои биологияи синтетикӣ барои пайгирии босуръати рушди маводи мухаддир ва терапия сармоягузорӣ мекунанд.
    • Афзоиши навоварӣ ва кашфиёт дар таҳрири генетикӣ, зеро олимон дар бораи генҳо ва чӣ гуна онҳоро идора кардан мумкин аст.
    • Муқаррароти мукаммал оид ба тадқиқоти биотехнологӣ барои таъмини амалияи ахлоқӣ, ҳифзи ҳам якпорчагии илмӣ ва ҳам эътимоди ҷомеа.
    • Ба вуҷуд омадани барномаҳои нави таълимӣ ва таълимӣ, ки ба биологияи синтетикӣ ва шаклҳои сунъии ҳаёт нигаронида шудаанд, насли ояндаи олимонро бо малакаҳои махсус таъмин мекунанд.
    • Тағйир додани стратегияҳои соҳаи тандурустӣ ба тибби фардӣ, истифодаи ҳуҷайраҳои сунъӣ ва биологияи синтетикӣ барои табобат ва ташхиси фармоишӣ.

    Саволҳо барои баррасӣ

    • Агар шумо дар соҳаи биологияи синтетикӣ кор кунед, дигар бартариҳои ҳуҷайраҳои минималӣ чист?
    • Чӣ тавр созмонҳо ва муассисаҳо метавонанд барои пешрафти биологияи синтетикӣ якҷоя кор кунанд?