Syntetický lidský genom: Proč je důležité
Obsah:
- Psaní lidského genomu levněji
- Výzvy k tomu, aby to fungovalo
- Použití pro syntetický lidský genom
- Vysoká cena syntetického genomu
Je to jako science fiction.
Spusťte počítač. Vyberte si vlastnosti, které chcete - možná hnědé oči nebo hudební schopnosti nebo odolnost proti rakovině.
ReklamaZveřejněníA stiskněte start.
Stroj ve vaší laboratoři pak začne skládat chemické stavební bloky DNA.
Nakonec budete mít celý genetický kód - nebo genom - potřebný k vytvoření člověka navrženého podle vašich přesných specifikací.
reklamaTento scénář není nyní možný, ale skupina vědců doufá, že to do deseti let učiní realitou - nebo alespoň technicky proveditelnou.
Někteří kritici se obávají, že tato technologie by mohla vést k návrhářům nebo genetickým superhumánům.
ReklamaZveřejňovatAle skupina výzkumníků říká, že jejich plány jsou méně fantastické, přestože hra se mění v oblasti genetického inženýrství.
Přečtěte si více: Co je genomika? »
Psaní lidského genomu levněji
Lidský genom je složen ze čtyř chemických podjednotek - nukleotidů - které tvoří genetický kód naší DNA a genů.
Konkrétní pořadí nukleotidů určuje, jak naše tělo vypadá a funguje - i když mají vliv na životní prostředí.
Variace v genetickém kódu mohou vést k nemocem, jako je Tay-Sachsova choroba, cystická fibróza a dokonce i barevná slepota. Modifikace těchto částí genomu by mohla vyléčit tato onemocnění.
Vědci již mají schopnost syntetizovat nebo "psát" segmenty DNA z nukleotidů.
To bylo provedeno s bakteriemi, viry a kvasinkami. A ještě kratší části lidské DNA.
Ale není dostatečně rychlý nebo dostatečně levný, aby syntetizoval 3 miliardy párových bází, které tvoří celý lidský genom.
Reklama Vědci doufají, že nový projekt poskytne stejný druh technologického posílení "psaní" DNA, kterou projekt lidského genomu udělal pro "čtení" naší genetické struktury.
"Primárním cílem projektu HGP-write je snížit náklady na inženýrství a testování genomů velkých (0,1 až 100 miliard bází) v buněčných liniích o více než 1 000-krát do 10 let," píše skupina 2. června v časopise Science.
ReklamaZveřejňovatTo by zahrnovalo nejen lidský genom, ale i další organismy důležité pro zemědělství, veřejné zdraví a lékařské aplikace.
Čtěte více: Vědci mohou nyní upravit váš genom jeden dopis v čase »
Výzvy k tomu, aby to fungovalo
Jednou z úkolů, proč tento projekt pracuje, je získání dokončeného genomu nebo části genomu, do hostitelské buňky. Tento hostitel by mohl být savčí buňka nebo jiný organismus, jako je bakterie E.coli.
Reklama Vytváření genomu od začátku je také mnohem odlišné od modifikace stávajícího genomu - něco, co lze nyní dělat pomocí technologií jako CRISPR / Cas9.
Vědci budou muset navrhnout genom, aby udržoval buňku normálně. To může být podpořeno použitím počítačového softwaru. Jedním z hlavních hráčů projektu je společnost Autodesk pro výpočetní software.
ReklamaZveřejňovatAle co je důležitější, bude vyžadovat větší pochopení toho, co dělá každá část genomu a vědci právě začínají škrábat povrch.
Skupina doufá, že přístup "učení se budováním" jim pomůže učinit pokrok v této oblasti.
"Znáte všechny součásti, které potřebujete [chcete-li vytvořit chromozom], abyste tyto součásti převzali a znovu sestavit. Pokud je to funkční, uvidíte, že jste měl pravdu, "řekl Torsten Waldminghaus, Ph.D., syntetický mikrobiolog v LOEWE Centre for Synthetic Microbiology v Německu, který se do projektu nezúčastnil.
Jak se stalo s prvním projektem lidského genomu, bude třeba vyvinout nové technologie, které urychlí proces psaní. A aby to bylo levnější.
Vědci by začali psát menší segmenty genomu a pracovat na delších kouscích. To nakonec bude mít příznivé dopady.
"Hnutelné produkty mohou být zpočátku pomalé, ale psaní DNA levněji a ve velkém měřítku znesnadní výzkumníky efektivnější a komplexnější práci, což vede k prakticky neomezenému potenciálu nepřímých produktů," říká Danielle Tullman Ercek, Ph. D., biochemický inženýr na University of California, Berkeley, řekl Scientific American.
Čtěte více: Genomika vs. genetika - bližší pohled »
Použití pro syntetický lidský genom
Možné aplikace, které mohou pocházet z tohoto projektu, se pohybují od poměrně normální až po eticky diskutabilní.
Jedním z těchto pilotních projektů je vytvoření "ultrabezpečných" buněk odolných proti virům a rakovině.
Mohou to být ve formě kmenových buněk. Ty jsou již testovány jako léčba onemocnění jako je revmatoidní artritida a plicní onemocnění.
Kmenové buňky slouží k léčbě onemocnění, protože se mohou rychle množit. Ale je to také rys rakovinných buněk. Jedním z přetrvávajících obav ohledně terapie kmenovými buňkami je to, že kmenové buňky se stanou rakovinnými.
To by se dalo vyhnout navržením kmenových buněk se syntetickým genomem, který je méně pravděpodobné, že zmutuje a způsobí rakovinu.
"Variant syntetické biologie kódovaný tak, aby nikdy nebyl rakovinový, by byl vhodnější," řekl Paul Freemont, Ph.D., vedoucí oddělení strukturální biologie na Imperial College v Londýně, pro New Scientist.
Syntetický genom může být také použit k úpravě genomu jiného zvířete. Orgány z "humanizovaného" prasete by mohly být vhodnější pro transplantaci do lidí - méně pravděpodobné, že budou odmítnuty imunitním systémem osoby.
Jeden pilotní projekt dokonce vyzývá k vytvoření "referenčního genomu", který zahrnuje nejběžnější varianty všech genů.
To by mohlo být použito k testování variací genů jeden po druhém, aby se zjistilo, jak ovlivňují funkci těla nebo vývoj onemocnění.
"Mohli byste použít tuto prázdnou břidlici, toto prosté jogurty lidstva, abyste se rozdělili do různých genů a zjistili," uvedl New Scientist profesor genetiky George Harvard, profesor genetiky na Harvardské univerzitě.
Čtěte více: Terapie kmenových buněk pro revmatoidní artritidu
Vysoká cena syntetického genomu
Skupina doufá, že zahájí svůj projekt později v tomto roce 100 miliony dolarů z financování "veřejného, soukromého, filantropického průmyslu akademických zdrojů z celého světa. "
Dr. Francis S. Collins, ředitel Národního ústavu zdravotnictví (NIH), řekl, že NIH, jedna z největších finančních agentur ve Spojených státech, v současné době nemá v úmyslu financovat tento projekt.
Collins ve svém prohlášení uvedl, že NIH "nepovažuje čas, který je vhodný pro financování projektu zaměřeného na velkou produktivitu", jaký byl navržen.
Celkové náklady na desetiletý projekt budou pravděpodobně obrovské, ale skupina očekává, že bude stát méně než 3 miliardy dolarů vynaložených na první projekt lidského genomu.
Někteří vědci řekli společnosti Nature, že projekt zbytečně centralizuje úsilí, které se již děje v podnicích, které pracují v této oblasti.
Jiní kritici se ptají, zda uvedené výhody skupiny odůvodňují cenu.
"Myslím, že rozvíjení nástrojů pro vytváření velkých genetických sekvencí je důležitým lidským cílem. Vytvoření úplně nových [lidských] genomů - to je jiný druh projektu, "řekl Laurie Zoloth, Ph.D., bioetikista na Northwestern University.
Ve snaze zmírnit obavy, že vědci vytvoří novou rasu superhumánů, vedoucí družiny vědce řekl, že buňky, které obsahují syntetický genom, by byly navrženy tak, že kdyby člověk někdy dospěl k plnému člověku, t být schopen reprodukovat.
"Snažíme se vytvořit armádu klonů nebo začít novou euru," řekl Jef Boeke, Ph.D., syntetický biolog v NYU Langone Medical Center. "To není plán. "
