Sentetik biyoloji, yeni parçalar ve sistemler yaratmak için mühendislik ilkelerini biyolojiye uygulayan, gelişmekte olan bir yaşam bilimidir. İlaç keşfinde sentetik biyoloji, isteğe bağlı moleküller yaratarak tıbbi tedavide devrim yaratma potansiyeline sahiptir.
İsteğe bağlı molekül bağlamı
Metabolik mühendislik, bilim adamlarının, yenilenebilir biyoyakıtlar veya kanser önleyici ilaçlar gibi yeni ve sürdürülebilir moleküller oluşturmak için tasarlanmış hücreleri kullanmalarına olanak tanır. Metabolik mühendisliğin sunduğu pek çok olasılık ile 2016 yılında Dünya Ekonomik Forumu tarafından "Gelişmekte Olan İlk On Teknolojiden" biri olarak kabul edildi. Ayrıca, endüstrileşmiş biyolojinin yenilenebilir biyoürünler ve materyaller geliştirmeye, ekinleri iyileştirmeye ve yeni ürünlere olanak sağlamaya yardımcı olması bekleniyor. biyomedikal uygulamalar.
Sentetik veya laboratuvarda oluşturulmuş biyolojinin temel amacı, genetik ve metabolik mühendisliği geliştirmek için mühendislik ilkelerini kullanmaktır. Sentetik biyoloji, sıtma taşıyan sivrisinekleri ortadan kaldıran genetik modifikasyonlar veya potansiyel olarak kimyasal gübrelerin yerini alabilecek tasarlanmış mikrobiyomlar gibi metabolik olmayan görevleri de içerir. Bu disiplin, yüksek verimli fenotiplemedeki (genetik yapıyı veya özellikleri değerlendirme süreci) ilerlemeler, hızlandırılmış DNA dizileme ve sentez yetenekleri ve CRISPR özellikli genetik düzenleme ile desteklenen hızla büyüyor.
Bu teknolojiler geliştikçe, araştırmacıların her türlü araştırma için talep üzerine moleküller ve mikroplar yaratma yetenekleri de gelişir. Özellikle makine öğrenimi (ML), biyolojik bir sistemin nasıl davranacağını tahmin ederek sentetik moleküllerin oluşumunu hızlandırabilen etkili bir araçtır. Makine öğrenimi, deneysel verilerdeki kalıpları kavrayarak, nasıl çalıştığına dair yoğun bir anlayışa ihtiyaç duymadan tahminler sağlayabilir.
Yıkıcı etki
İsteğe bağlı moleküller, ilaç keşfinde en fazla potansiyeli sergiler. Bir ilaç hedefi, hastalık semptomlarına neden olmada rol oynayan protein bazlı bir moleküldür. İlaçlar, hastalık semptomlarına yol açan işlevleri değiştirmek veya durdurmak için bu moleküller üzerinde hareket eder. Potansiyel ilaçları bulmak için, bilim adamları genellikle, hangi moleküllerin bu işleve dahil olduğunu belirlemek için bilinen bir reaksiyonu inceleyen ters yöntemi kullanırlar. Bu tekniğe hedef ters evrişim denir. Hangi molekülün istenen işlevi yerine getirdiğini kesin olarak belirlemek için karmaşık kimyasal ve mikrobiyolojik çalışmalar gerektirir.
İlaç keşfinde sentetik biyoloji, bilim adamlarının hastalık mekanizmalarını moleküler düzeyde araştırmak için yeni araçlar tasarlamasını sağlar. Bunu yapmanın bir yolu, hücresel düzeyde hangi süreçlerin gerçekleştiğine dair içgörü sağlayabilen canlı sistemler olan sentetik devreler tasarlamaktır. Genom madenciliği olarak bilinen ilaç keşfine yönelik bu sentetik biyoloji yaklaşımları, tıpta devrim yarattı.
İsteğe bağlı moleküller sağlayan bir şirket örneği, Fransa merkezli GreenPharma'dır. Şirketin sitesine göre Greenpharma, ilaç, kozmetik, tarım ve hassas kimya endüstrileri için uygun fiyata kimyasallar üretiyor. Gram ila miligram seviyelerinde özel sentez molekülleri üretirler. Firma, her müşteriye belirlenmiş bir proje yöneticisi (Ph.D.) ve düzenli raporlama aralıkları sağlar. Bu hizmeti sunan bir diğer yaşam bilimleri firması, otuz bin yapı taşına ve 12 şirket içi reaksiyona dayalı, talep üzerine erişilebilen 44 milyar molekülden oluşan bir koleksiyona sahip Kanada merkezli OTAVACchemicals'tır.
İsteğe bağlı moleküllerin etkileri
İsteğe bağlı moleküllerin daha geniş etkileri şunları içerebilir:
- Veritabanlarına eklemek üzere yeni molekülleri ve kimyasal bileşenleri ortaya çıkarmak için yapay zekaya ve makine öğrenimine yatırım yapan yaşam bilimleri firması.
- Moleküllere daha kolay erişebilen daha fazla şirketin daha fazla araştırma yapması ve ürün ve araçlar geliştirmesi gerekiyordu.
- Bazı bilim adamları, firmaların yasa dışı araştırma ve geliştirme için bazı molekülleri kullanmamasını sağlamak için düzenlemeler veya standartlar talep ediyor.
- Biyofarma firmaları, diğer biyoteknoloji firmaları ve araştırma kuruluşları için talep üzerine ve mikrop mühendisliğini bir hizmet olarak etkinleştirmek için araştırma laboratuvarlarına büyük yatırımlar yapıyor.
- Ameliyatları gerçekleştirebilen ve genetik tedaviler sunabilen canlı robotların ve nanoparçacıkların geliştirilmesine olanak sağlayan sentetik biyoloji.
Yorum yapılacak sorular
- İsteğe bağlı moleküllerin başka potansiyel kullanım durumları nelerdir?
- Bu hizmet bilimsel araştırma ve geliştirmeyi başka nasıl değiştirebilir?
