Synteettinen ihmisen genomi: miksi se on tärkeä
Sisällysluettelo:
- Ihmisen genomi koostuu neljästä kemiallisesta alayksiköstä - nukleotideista -, jotka muodostavat DNA: n ja geenien geneettisen koodin.
- Yksi tämän projektin tekemisen haasteista on saada valmiin genomin tai osa genomia, isäntäsoluun. Tämä isäntä voisi olla nisäkässolu tai muu organismi, kuten bakteerit
- Mahdolliset sovellukset, jotka voivat tulla tästä hankkeesta, vaihtelevat suhteellisen normaalista eettisesti kyseenalaisiin.
- Ryhmä toivoo käynnistävänsä projektinsa tänä vuonna 100 miljoonan dollarin rahoituksella" julkisesta, yksityisestä, hyväntekeväisyydestä, teollisuudesta ja akateemisia lähteitä ympäri maailmaa. ”
Se on kuin tieteiskirjallisuuden juttu.
Käynnistä tietokone. Valitse haluamasi piirteet - ehkä ruskeat silmät tai musiikillinen kyky tai syövänvastus.
MainosMainosJa paina aloita.
Laboratoriosi kone alkaa sitten yhdistää DNA: n kemialliset rakennuspalikat.
Lopulta sinulla on koko geneettinen koodi - tai genomi - tarvitaan ihmisen luomiseen, joka on suunniteltu täsmällisiin spesifikaatioihisi.
Jotkut arvostelijat ovat huolissaan siitä, että tämä tekniikka voisi johtaa suunnittelijavaaleihin tai geneettisiin superhumaaneihin.MainosMainos
Mutta tutkijaryhmä sanoo, että heidän suunnitelmansa ovat epäilemättömiä, vaikkakin pelit muuttuvat geenitekniikan alalla.Ihmisen genomin kirjoittaminen edullisemmin
Ihmisen genomi koostuu neljästä kemiallisesta alayksiköstä - nukleotideista -, jotka muodostavat DNA: n ja geenien geneettisen koodin.
Nukleotidien erityinen järjestys määrittää, kuinka kehomme näyttävät ja toimivat - vaikka ympäristöolosuhteet vaikuttavat myös.
Geneettisen koodin vaihtelut voivat johtaa sairauksiin kuten Tay-Sachs-tautiin, kystiseen fibroosiin ja jopa värin sokeuteen. Näiden geenien osien muokkaaminen voisi parantaa näitä sairauksia.
Tämä on tehty bakteereilla, viruksilla ja hiivalla. Ja vielä lyhyempiä ihmisen DNA-osia.
Mutta ei tarpeeksi nopea tai tarpeeksi halpa synnyttää 3 miljardia perusparia, jotka muodostavat koko ihmisen genomin.
Mainos
Tutkijat toivovat, että uusi projekti tarjoaa samanlaista teknologista lisäystä DNA: n "kirjoittamiseen", jonka Human Genome Project teki "lukea" geneettisen rakenteensa."HGP-kirjoituksen ensisijainen tavoite on pienentää suuria (0,1-1 miljardia peruspareja) genomien suunnittelun ja testaamisen kustannuksia solulinjoissa yli 1 000-kertaisesti 10 vuoden kuluessa", ryhmä kirjoitti 2. kesäkuuta lehdessä Science.
MainosMainos
Tämä ei kata vain ihmisen perimää, vaan myös muita organismeja, jotka ovat tärkeitä maataloudelle, kansanterveydelle ja lääketieteellisille sovelluksille.Lue lisää: Tutkijat voivat nyt muokata genomin yhtä kirjainta kerrallaan
Haasteet tekemään työstä
Yksi tämän projektin tekemisen haasteista on saada valmiin genomin tai osa genomia, isäntäsoluun. Tämä isäntä voisi olla nisäkässolu tai muu organismi, kuten bakteerit
E.coli. Mainos
Genomin rakentaminen tyhjästä on myös paljon erilainen kuin nykyisen genomin muokkaaminen - jotain, joka voidaan tehdä nyt CRISPR / Cas9-tekniikoilla.Tutkijoiden on suunniteltava genomi niin, että se pitää solun toimivan normaalisti. Tätä voidaan tukea tietokoneohjelmiston avulla. Yksi hankkeen keskeisistä toimijoista on Autodeskin tietokoneohjelmistoyhtiö.
Mainosmaininta
Mutta mikä tärkeintä, se edellyttää parempaa ymmärrystä siitä, mitä genomin jokainen osa tekee ja tutkijat alkavat vain naarmuttaa pintaa.Ryhmä toivoo kuitenkin, että "oppimalla rakentamalla" lähestymistapa auttaa heitä edistymään tällä alalla.
"Tiedät kaikki tarvittavat osat [kromosomin tekemiseksi], joten otat nämä osat ja rakentaa ne uudelleen. Jos se on toimivaa, näet, että olit oikeassa ", sanoo tiedeuutiset Torsten Waldminghaus, Ph. D., synteettinen mikrobiologi Saksan synteettisen mikrobiologian LOEWE-keskuksessa, joka ei ole mukana hankkeessa.
Kuten tapahtui ensimmäisen ihmisen genomiprojektin yhteydessä, uusia tekniikoita on kehitettävä matkan varrella nopeuttamaan kirjoitusprosessia. Ja halvemmaksi.
Tutkijat alkaisivat kirjoittamalla pienempiä genomin segmenttejä ja työskennellä jopa pitempiin kappaleisiin. Tällä on lopultakin hyötyjä.
"Aineelliset tuotteet saattavat olla hitaita aluksi, mutta DNA: n tekeminen edullisemmalla ja laajemmalla mittakaavalla tekee tutkijoista tehokkaamman ja kattavamman työn, mikä johtaa lähes rajoittamattomaan epäsuoraan tuotteeseen", Danielle Tullman Ercek, Ph. D., Berkeleyn yliopiston biokemiallinen insinööri kertoi Scientific Americanille.
Lue lisää: Genomit vs. genetiikka - Tiiviimpi haku »
Synteettisen ihmisen genomin käyttö
Mahdolliset sovellukset, jotka voivat tulla tästä hankkeesta, vaihtelevat suhteellisen normaalista eettisesti kyseenalaisiin.
Yksi näistä kokeiluhankkeista on "ultrasuuren" solujen luominen, jotka ovat vastustuskykyisiä viruksille ja syöpälle.
Nämä voivat olla kantasolujen muodossa. Näitä testataan jo hoidettaessa sellaisia sairauksia kuin nivelreuma ja keuhkosairaudet.
Kantasolut toimivat sairauden hoitamiseksi, koska ne voivat moninkertaistaa nopeasti. Mutta tämä on myös syöpäsolujen ominaisuus. Yksi kantasoluterapiaan liittyvistä ikuisista huolista on se, että kantasolut muuttuvat syöpäkasviksi.
Tämä voitaisiin välttää suunnittelemalla kantasoluja synteettisellä genomilla, joka on vähemmän todennäköisesti muuntuva ja aiheuttaa syöpää.
"Synteettinen biologinen variantti, jota ei koskaan tullut syöksyksi, olisi parempi", Paul Freemont, biologisen osaston päällikkö Imperial College London, kertoi New Scientistille.
Synteettistä genomiä voitaisiin myös käyttää toisen eläimen genomin muokkaamiseen. Orgaaniset "humanisoituneesta" sioista saattavat olla sopivampia siirrä ihmisiin - vähemmän todennäköisesti hylätään henkilön immuunijärjestelmä.
Yksi kokeiluhanke edes vaatii luomaan "referenssigenomi", joka sisältää kaikkien geenien tavallisimmat variantit.
Tätä voidaan käyttää testaamaan geenimuutoksia yksitellen nähdäkseen, miten ne vaikuttavat kehon toimintaan tai taudin kehittymiseen.
"Voit käyttää tätä tyhjää liuskaa, tämä tavallinen jogurtti ihmiskunnalle, sijoittaa eri geeneihin ja selvittää," George Church, Ph.D., Harvardin yliopiston genetiikan professori, kertoi New Scientistille.
Lue lisää: Kantasoluhoito nivelreumalle »
Synteettisen geenin korkea hinta
Ryhmä toivoo käynnistävänsä projektinsa tänä vuonna 100 miljoonan dollarin rahoituksella" julkisesta, yksityisestä, hyväntekeväisyydestä, teollisuudesta ja akateemisia lähteitä ympäri maailmaa. ”
tohtori. National Institute of Health (NIH) -johtajan Francis S. Collinsin mukaan NIH, yksi Yhdysvaltojen suurimmista rahoittajista, ei ole aikonut rahoittaa tällaista hanketta tällä hetkellä.
Collins totesi lausunnossaan, että NIH "ei ole pitänyt oikeina aikoina rahoittaa laajamittaista tuotannollista" -hanketta, kuten ehdotetaan.
Kymmenen vuoden projektin kokonaiskustannukset ovat todennäköisesti valtavat, mutta ryhmä odottaa kustannuksia alle 3 miljardia dollaria, joka on käytetty ensimmäiseen Human Genome Project -hankkeeseen.
Jotkut tutkijat kertoivat Natureille, että hanke oli tarpeettomasti keskitetty ponnisteluihin, joita jo tehdään tällä alalla toimivissa yrityksissä.
Muut kriitikot kyseenalaistavat, onko ryhmän ilmoittamat edut oikeuttavat kustannukset.
"Mielestäni työkalujen kehittäminen suurien geneettisten sekvenssien tekemiseksi on tärkeä ihmisen päämäärä. Täysin uusi [ihmisen] genomien luominen - se on erilainen projekti ", Laurie Zoloth, Ph. D., Northwesternin yliopiston bioetiikka, kertoi tiede.
Yritettäessä pelätä pelkoja siitä, että tutkijat luovat uuden superhumaan rodun, ryhmän johtaja kertoi tieteelliselle amerikkalaiselle, että synteettisen genomin sisältävä solu suunniteltaisiin niin, että jos joku koskaan kasvaa täysimittaiseksi ihmiseksi, t voi toistaa.
"Emme yritä tehdä kloonien armeijaa tai aloittaa uuden eugeniikan aikakautta", JE Boeke, Ph.D., NYON Langone Medical Centerin synteettinen biologi kertoi Scientific Americanille. "Se ei ole suunnitelma. ”
