Sintetička ljudska genoma: zašto je važno
Sadržaj:
- Specifična redoslijed nukleotida određuje kako naša tijela izgledaju i funkcioniraju - iako i uvjeti okoline imaju učinak.
- Izgradnja genoma od nule je također puno drugačija od modificiranja postojećeg genoma - nešto što se sada može učiniti s tehnologijama poput CRISPR / Cas9.
- "Sintetička biološka varijanta kodirana da nikada ne postane kancerozna bi bila poželjna", izjavio je za novog znanstvenika Paul Freemont, šef Odsjeka za strukturnu biologiju na Imperial College Londonu.
- "Mislim da je razvoj alata za izradu velikih genetskih sekvenci važan ljudski cilj. Stvaranje posve novog [humanog] genoma - to je drugačiji oblik projekta ", izjavio je Laurie Zoloth, Ph. D., bioetičar na Sveučilištu Northwestern.
To je poput stvari znanstvene fantastike.
Pokrenite računalo. Izaberite osobine koje želite - možda smeđe oči ili glazbenu sposobnost ili otpornost na rak.
AdvertisementAdvertisementI pritisnite početak.
Stroj u vašem laboratoriju počinje dijeliti kemijske građevne blokove DNA.
Na kraju ćete imati cijeli genetski kôd - ili genom - koji je potreban za stvaranje čovjeka koji je dizajniran za vaše točne specifikacije.
Neki kritičari su zabrinuti da ova tehnologija može dovesti do dizajnerskih beba ili genetskih superhumana.AdvertisementAdvertisement
Ali skupina istraživača kaže da su njihovi planovi manje fantastični, iako kao što se mijenja igra za područje genetskog inženjeringa.Ljudski genom sastoji se od četiri kemijske podjedinice - nukleotide - koje tvore genetski kod našeg DNA i gena.
Specifična redoslijed nukleotida određuje kako naša tijela izgledaju i funkcioniraju - iako i uvjeti okoline imaju učinak.
Varijacije u genetskom kodu mogu dovesti do bolesti poput Tay-Sachsove bolesti, cistične fibroze, pa čak i sljepoće u boji. Izmjena ovih dijelova genoma mogla bi izliječiti ove bolesti.
Ovo je učinjeno s bakterijama, virusima i kvasacima. I još kraći dio ljudske DNK.
Ali nije dovoljno brz ili jeftin da sintetizira 3 milijarde parova baza koje čine cijeli ljudski genom.Advertisement
Istraživači nadaju kako će novi projekt pružiti istu tehnološku poticaj za "pisanje" DNA koja je Human Genome Project učinio za "čitanje" naše genetske strukture.
"Primarni cilj HGP-pisanja je smanjenje troškova inženjeringa i testiranja genoma velikih (0,1 do 100 milijardi baza parova) u staničnim linijama za više od 1 000 puta u roku od 10 godina", napisala je skupina 2. lipnja u časopisu Science.
AdvertisementAdvertisementTo bi uključilo ne samo ljudski genom, već i druge organizme važne za poljoprivredu, javno zdravstvo i medicinske primjene.
Pročitajte više: Znanstvenici sada mogu urediti vašu genomsku pismo na vrijeme » Izazovi za njegovo djelovanje Jedan od izazova za izvođenje ovog projekta je dobivanje završenog genoma ili dijela genoma, u stanicu domaćina. Ovaj domaćin može biti stanica sisavaca ili drugi organizam poput bakterija
E.coliOglas
Izgradnja genoma od nule je također puno drugačija od modificiranja postojećeg genoma - nešto što se sada može učiniti s tehnologijama poput CRISPR / Cas9.
Znanstvenici će morati oblikovati genom tako da drži da stanica normalno radi. To može biti potaknuto upotrebom računalnog softvera. Jedan od glavnih igrača na projektu je računalna softverska tvrtka Autodesk. AdvertisementAdvertisement Ali što je još važnije, to će zahtijevati bolje razumijevanje onoga što svaki dio genoma čini, a znanstvenici tek počinju ogrebotati površinu.
Skupina se, međutim, nada da će pristup "učenje kroz izgradnju" pomoći im da napreduju na ovom području."Poznajete sve dijelove koji su vam potrebni [da napravite kromosom], tako da uzmete ove dijelove i obnovite ih. Ako je funkcionalno, vidite da ste bili u pravu ", rekao je znanstvenik Torsten Waldminghaus, Ph. D., sintetički mikrobiolog u LOEWE centru za sintetičku mikrobiologiju u Njemačkoj, koji nije uključen u projekt.
Kao što se dogodilo s prvim projektom ljudskog genoma, morat će se razviti nove tehnologije na putu da se ubrza proces pisanja. I da je to jeftinije.
Znanstvenici će započeti pisanjem manjih segmenata genoma i raditi na duljim komadima. To će na kraju imati koristi od prelijevanja."Materijalni proizvodi mogu biti prilično spori za početak, ali pisanje DNK jeftinijim i na velikim razmjerima učinit će znanstvenicima učinkovitije i sveobuhvatnije u svom radu, što bi dovelo do gotovo neograničenog potencijala za neizravne proizvode", izjavio je Danielle Tullman Ercek, Ph. D., biokemijski inženjer na Kalifornijskom sveučilištu, Berkeley, izjavio je znanstvenoj Americi.
Moguće primjene koje bi mogle izaći iz ovog projekta kreću se od relativno normalnih do etički upitnih.
Pročitajte više: Genomika vs. genetika -
Jedan od tih pilot projekata je stvaranje "ultrazvučnih" stanica koje su otporne na viruse i rak.
To bi moglo biti u obliku matičnih stanica. Oni se već testiraju kao terapija za stanja poput reumatoidnog artritisa i bolesti pluća.
Matične stanice rade na liječenju bolesti, jer se mogu brzo razmnožavati. Ali to je i svojstvo stanica raka. Jedna od dugotrajnih zabrinutosti zbog terapije matičnih stanica jest da će matične stanice postati kancerozne.
To bi se moglo izbjeći izradom matičnih stanica sintetskim genomom koji je manje vjerojatno da će mutirati i uzrokovati rak.
"Sintetička biološka varijanta kodirana da nikada ne postane kancerozna bi bila poželjna", izjavio je za novog znanstvenika Paul Freemont, šef Odsjeka za strukturnu biologiju na Imperial College Londonu.
Genetički sintetski može se također upotrijebiti za modificiranje genoma drugog životinja. Organi iz "humanizirane" svinje mogli bi biti prikladniji za transplantaciju u ljude - manje vjerojatno da ih odbacuje imunološki sustav osobe.
Jedan pilot projekt čak poziva na stvaranje "referentnog genoma" koji uključuje najčešće varijante svih gena.
To bi se moglo koristiti za testiranje varijacija gena jedan po jedan kako bi vidjeli kako oni utječu na funkciju tijela ili razvoj bolesti.
"Možete upotrijebiti ovu praznu škriljevu, ovaj pravilan jogurt čovječanstva, za utor u različitim genima i saznati", rekao je New Scientist George Church, Ph.D., profesor genetike na Sveučilištu Harvard.
Pročitajte više: Terapija matičnih stanica za reumatoidni artritis » Visoka cijena sintetskog gena
Grupa se nada da će pokrenuti svoj projekt kasnije ove godine s 100 milijuna dolara sredstava iz" javne, privatne, filantropske industrije i akademskih izvora iz cijelog svijeta. „
dr. Francis S. Collins, Ph. D., ravnatelj Nacionalnih instituta za zdravstvo (NIH), izjavio je da NIH, jedna od glavnih agencija za financiranje u Sjedinjenim Državama, nema planova za financiranje ove vrste projekata u ovom trenutku.
U priopćenju, Collins je rekao da NIH "nije smatrao da je vrijeme za financiranje velikih projekata orijentiranih na proizvodnju" poput one koja se predlaže.
Cjelokupni trošak za 10-godišnji projekt vjerojatno će biti ogroman, ali grupa očekuje da će koštati manje od 3 milijarde dolara potrošenih na prvi projekt ljudskog genoma.
Neki su istraživači rekli prirodi da je projekt nepotrebno centralizirao napore koji se već obavljaju u tvrtkama koje rade na ovom području.
Ostali kritičari postavljaju pitanje jesu li navedene pogodnosti grupe opravdale trošak.
"Mislim da je razvoj alata za izradu velikih genetskih sekvenci važan ljudski cilj. Stvaranje posve novog [humanog] genoma - to je drugačiji oblik projekta ", izjavio je Laurie Zoloth, Ph. D., bioetičar na Sveučilištu Northwestern.
U pokušaju da se ublaži strah da će znanstvenici stvoriti novu utrku superhumana, co-lider grupe konstatovao je znanstvenicima da će stanice koje sadrže sintetički genom dizajnirane tako da se netko ikada uzgaja u punopravno čovječanstvo, ne mogu reproducirati.
"Ne pokušavamo napraviti vojsku klonova ili započeti nova era eugenike", izjavio je znanstvenom Amerikancu Jef Boeke, Ph.D., sintetički biolog u NYON Langone Medical Center. "To nije plan. „
