سنتز کل ژنوم مهندسی سلول را دگرگون می کند



در آغاز همه گیری COVID-19 ، دانشمندان در چین توالی ژنتیکی ویروس (برنامه تولید آن) را در پایگاه داده های ژنتیکی بارگذاری کردند. سپس یک گروه سوئیسی کل ژنوم را سنتز کرده و ویروس را از آن تولید می کند – اساساً ویروس را برای آزمایش به آزمایشگاه خود منتقل می کند بدون اینکه منتظر نمونه های فیزیکی باشد. چنین سرعتی نمونه ای از چگونگی پیشرفت چاپ با ژنوم کامل در پزشکی و سایر فعالیت ها است.

سنتز کل ژنوم ادامه رشته پر رونق زیست شناسی مصنوعی است. محققان با استفاده از نرم افزاری توالی های ژنتیکی را که تولید می کنند و به میکروب وارد می کنند ، طراحی می کنند ، بنابراین میکروب را دوباره برنامه ریزی می کنند تا کار مورد نظر خود را انجام دهند – مانند ایجاد داروی جدید. تاکنون ، ژنومها عمدتاً اصلاحات جزئی داشته اند. اما پیشرفت در فن آوری و نرم افزار همجوشی امکان چاپ تکه های بزرگتر از مواد ژنتیکی و تغییر گسترده ژنوم را ممکن کرده است.

ژنومهای ویروسی ، که کوچک هستند ، برای اولین بار در سال 2002 با حدود 7500 نوکلئوتید ویروس فلج اطفال یا حروف رمز تولید شدند. همانند ویروس کرونا ، این ژنوم های ویروسی سنتز شده به محققان کمک کرده اند تا در مورد چگونگی انتشار ویروس های مرتبط و ایجاد بیماری اطلاعاتی کسب کنند. برخی از آنها برای استفاده در تولید واکسن و درمانهای ایمنی طراحی شده اند.

نوشتن ژنومهایی که حاوی میلیونها نوکلئوتید هستند ، هم در باکتریها و هم در مخمر ، نیز قابل استفاده شده است. در سال 2019 ، تیم نسخه ای از آن را چاپ کرد اشرشیاکلی ژنومی که فضایی برای رمزگذاری فراهم می کند که می تواند باکتری را مجبور به انجام دستورات دانشمندان کند. تیم دیگری نسخه اولیه ژنوم مخمر آبجو را تهیه کرده است که شامل تقریباً 11 میلیون حرف کد است. طراحی و سنتز ژنوم در این مقیاس به میکروب ها این امکان را می دهد تا به عنوان کارخانه هایی برای تولید نه تنها دارو بلکه هر تعداد ماده ای نیز فعالیت کنند. آنها می توانند برای تولید پایدار مواد شیمیایی ، سوخت و مواد ساختمانی جدید از زیست توده غیر غذایی یا حتی گازهای زائد مانند دی اکسید کربن طراحی شوند.

بسیاری از دانشمندان توانایی نوشتن ژنوم های بزرگتر مانند نمونه هایی از گیاهان ، حیوانات و انسان ها را دارند. رسیدن به آنجا مستلزم سرمایه گذاری بیشتر در نرم افزار طراحی (به احتمال زیاد شامل هوش مصنوعی) و در روشهای سریعتر و ارزانتر برای سنتز و جمع آوری توالی DNA با طول حداقل میلیونها نوکلئوتید است. با بودجه کافی ، ثبت ژنوم ها در مقیاس میلیارد نوکلئوتید می تواند واقعیت قبل از پایان این دهه باشد. محققان بسیاری از برنامه ها را مورد بررسی قرار می دهند ، از جمله طراحی گیاهانی که در برابر عوامل بیماری زا مقاومت می کنند و یک رده سلول فوق العاده ایمن انسانی – غیرقابل نفوذ ، مثلاً در برابر عفونت های ویروسی ، سرطان و اشعه – که می تواند پایه ای برای درمان های سلولی یا تولید بیولوژیک باشد. توانایی نوشتن ژنوم خود به طور حتم ظهور خواهد کرد ، به پزشکان اجازه می دهد بسیاری از بیماری های ژنتیکی ، نه همه را درمان کنند.

البته ، مهندسی با کل ژنوم ها می تواند مورد سو ab استفاده قرار گیرد ، با ترس اصلی سلاح های عوامل بیماری زا یا اجزای سازنده سم آنها است. دانشمندان و مهندسان باید یک فیلتر جامع امنیت زیستی ایجاد کنند: مجموعه ای از فن آوری های موجود و جدید که می توانند گسترش تهدیدهای جدید را در زمان واقعی شناسایی و کنترل کنند. محققان باید استراتژی های آزمایشی را ابداع کنند که می تواند به سرعت مقیاس بندی شود. این بسیار مهم است که دولتهای سراسر جهان بیش از آنچه اکنون نیاز دارند همکاری کنند.

کنسرسیوم Genome Project-write ، که برای تسهیل این شبکه ایمنی در سال 2016 تشکیل شده است. این پروژه شامل صدها دانشمند ، مهندس و اخلاق شناس از بیش از ده کشور است که فن آوری ها را توسعه می دهند ، بهترین روش ها را به اشتراک می گذارند ، پروژه های آزمایشی را اجرا می کنند و پیامدهای اخلاقی ، قانونی و اجتماعی را مطالعه می کنند.


منبع: khabar-dirooz.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*