Syntetisk humant genom: hvorfor det er vigtigt
Indholdsfortegnelse:
- Skrivning af menneskelige genomer billigere
- Udfordringer til at gøre det til arbejde.
- Mulige applikationer, der kunne komme ud af dette projektområde fra relativt normale til etisk tvivlsomme.
- Gruppen håber at lancere deres projekt senere i år med 100 millioner dollars i finansiering fra" offentlig, privat, filantropisk, industri og akademiske kilder fra hele verden. ”
Det er ligesom science fictionens ting.
Start din computer op. Vælg de træk, du vil have - måske brune øjne eller musikalske evner eller kræftbestandighed.
AnnonceAdvertisementOg tryk på start.
En maskine i dit laboratorium begynder derefter at samle de kemiske byggesten af DNA.
I sidste ende vil du have hele den genetiske kode - eller genomet - der er nødvendigt for at skabe et menneske designet til dine nøjagtige specifikationer.
reklameDette scenario er ikke muligt nu, men en gruppe forskere håber at gøre det til en realitet - eller i det mindste teknisk muligt - inden for 10 år.
Nogle kritikere er bekymrede for, at denne teknologi kan føre til designer babyer eller genetiske superhumans.
AnnonceAdvertisementMen forskergruppen siger, at deres planer er mindre fantastiske, selvom der er ændringer i spillet inden for genteknologi.
Læs mere: Hvad er genomics? »
Skrivning af menneskelige genomer billigere
Det menneskelige genom består af fire kemiske underenheder - nukleotider - der danner den genetiske kode for vores DNA og gener.
Nukleotidernes specifikke rækkefølge bestemmer, hvordan vores kroppe ser ud og fungerer - selv om miljøforholdene også har en virkning.
Variationer i den genetiske kode kan føre til sygdomme som Tay-Sachs sygdom, cystisk fibrose og endda farveblindhed. Modifikation af disse dele af genomet kunne helbrede disse sygdomme.
Forskere har allerede evnen til at syntetisere eller "skrive" segmenter af DNA fra nukleotiderne.
Dette er blevet gjort med bakterier, vira og gær. Og endda kortere stykker af humant DNA.
Men ikke hurtig nok eller billig nok til at syntetisere de 3 milliarder basepar, der udgør hele det menneskelige genom.
AnnonceForskerne håber, at det nye projekt vil give samme slags teknologisk boost til at "skrive" DNA, som Human Genome Project gjorde for at "læse" vores genetiske struktur.
"Det primære mål med HGP-write er at reducere omkostningerne ved engineering og testning af store (0,1 til 100 milliarder basepar) genomer i cellelinjer med over 1.000 gange inden for 10 år," skrev gruppen 2. juni i tidsskriftet Science.
AnnonceAdvertisementDette vil ikke kun omfatte det menneskelige genom, men også andre organismer, der er vigtige for landbrug, folkesundhed og medicinske anvendelser.
Læs mere: Forskere kan nu redigere din genoom Et brev ad gangen.
Udfordringer til at gøre det til arbejde.
En af udfordringerne ved at gøre dette projekt arbejde er at få det færdige genom eller en del af genomet, ind i en værtscelle. Denne vært kan være en pattedyrcelle eller en anden organisme som bakterierne E.coli.
AnnonceAt bygge et genom fra bunden er også meget forskelligt fra at ændre et eksisterende genom - noget der kan gøres nu med teknologier som CRISPR / Cas9.
Forskere bliver nødt til at designe genomet, så det virker, at cellen fungerer normalt. Dette kan støttes ved brug af computersoftware. En af de største aktører på projektet er computer softwarefirmaet Autodesk.
Men endnu vigtigere vil det kræve en større forståelse for, hvad alle dele af genomet gør, og forskere er lige begyndt at ridse overfladen.Gruppen håber dog, at en "learning by building" tilgang vil hjælpe dem med at gøre fremskridt på dette område.
"Du kender alle de nødvendige dele [for at lave et kromosom], så du tager disse dele og genopbygger det. Hvis det er funktionelt, ser du, at du havde ret. "Torsten Waldminghaus, Ph.D., en syntetisk mikrobiolog ved LOEWE Center for Syntetisk Mikrobiologi i Tyskland, der ikke er involveret i projektet, fortalte Science News.
Som det skete med det første Human Genome Project, skal nye teknologier udvikles undervejs for at fremskynde skriveprocessen. Og for at gøre det billigere.
Forskerne ville starte med at skrive mindre segmenter af genomet og arbejde op til længere stykker. Dette vil til sidst have spillover fordele.
"Mærkbare produkter kan være langsomme at følge først, men at skrive DNA mere billigt og i stor skala vil gøre forskere mere effektive og omfattende i deres arbejde, hvilket fører til stort set ubegrænset potentiale for indirekte produkter", Danielle Tullman Ercek, Ph. D., en biokemisk ingeniør ved University of California, Berkeley, fortalte Scientific American.
Læs mere: Genomics vs Genetics - Et nærmere udseende »
Anvendelser til syntetisk humant genom
Mulige applikationer, der kunne komme ud af dette projektområde fra relativt normale til etisk tvivlsomme.
Et af disse pilotprojekter er oprettelsen af "ultrasikre" celler, der er resistente overfor vira og kræft.
Disse kan være i form af stamceller. Disse testes allerede som terapi for tilstande som rheumatoid arthritis og lungesygdomme.
Stamceller arbejder for at behandle sygdom, fordi de kan formere sig hurtigt. Men det er også et træk ved kræftceller. En af de langvarige bekymringer over stamcelle terapi er, at stamcellerne vil blive kræftfremkaldende.
Dette kunne undgås ved at designe stamceller med et syntetisk genom, der er mindre tilbøjelige til at mutere og forårsage kræft.
"En syntetisk biologi variant kodet for aldrig at blive kræft, ville være at foretrække," Paul Freemont, Ph.D., leder af sektionen for strukturel biologi på Imperial College London, fortalte New Scientist.
Et syntetisk genom kunne også bruges til at modificere et andet dyrs genom. Organer fra et "humaniseret" svin kunne være mere egnede til transplantation til mennesker - mindre tilbøjelige til at blive afvist af personens immunsystem.
Et pilotprojekt kræver endda at skabe et "referencegenom", der indeholder de mest almindelige varianter af alle gener.
Dette kunne bruges til at teste genvariationer en efter en for at se, hvordan de påvirker kroppens funktion eller udviklingen af en sygdom.
"Du kunne bruge denne tomme skifer, denne almindelige yoghurt af menneskeheden, til slot i de forskellige gener og finde ud af," sagde George Church, Ph.D., en professor i genetik ved Harvard University, New Scientist.
Læs mere: Stamcellerterapi for reumatoid arthritis »
Højt omkostning for syntetisk genom
Gruppen håber at lancere deres projekt senere i år med 100 millioner dollars i finansiering fra" offentlig, privat, filantropisk, industri og akademiske kilder fra hele verden. ”
Dr. Francis S. Collins, Ph.D., direktør for National Institutes of Health (NIH), sagde, at NIH, et af de store finansieringsorganer i USA, ikke har planer om at finansiere denne type projekter på nuværende tidspunkt.
Collins sagde i en redegørelse, at NIH "ikke har taget højde for den tid, der har ret til finansiering af et stort produktionsorienteret" projekt som det, der foreslås.
De samlede omkostninger til det 10-årige projekt vil sandsynligvis være enorme, men gruppen forventer, at den koster mindre end de 3 milliarder dollars, der tilbragtes på det første menneskelige genomprojekt.
Nogle forskere fortalte Nature, at projektet unødigt centraliserede indsatsen, der allerede er gjort i virksomheder, der arbejder på dette område.
Andre kritikere spørgsmålstegn ved, om koncernens påståede fordele begrunder prisen.
"Jeg tror at udvikle værktøjerne til at lave store genetiske sekvenser er et vigtigt menneskeligt mål. Oprettelse af en helt ny [menneskelig] genom - det er en anden slags projekt, "Laurie Zoloth, Ph.D., en bioethicist ved Northwestern University, fortalte Science.
I et forsøg på at fjerne frygt for, at forskere vil skabe et nyt race af superhumans, fortalte gruppens medforfatter Scientific American, at celler, der indeholder et syntetisk genom, ville blive udformet, så hvis man nogensinde er voksen til et fuldt menneske, vandt det ' t kunne reproducere.
"Vi forsøger ikke at lave en hær af kloner eller starte en ny æra af eugenik," fortalte Scientific American, Jef Boeke, Ph.D., en syntetisk biolog ved NYU Langone Medical Center. "Det er ikke planen. ”
