Syntetisk menneskelig genom: hvorfor det er viktig
Innholdsfortegnelse:
- Skrive det menneskelige genomet billigere
- En av utfordringene med å utføre dette prosjektet er å få det gjennomførte genomet, eller en del av genomet, inn i en vertscelle. Denne verten kan være en pattedyrcelle eller en annen organisme som bakteriene
- Et av disse pilotprosjektene er opprettelsen av "ultrasikre" celler som er resistente mot virus og kreft.
- Dr. Francis S. Collins, Ph.D., direktør for National Institutes of Health (NIH), sa at NIH, et av de store finansieringsorganene i USA, ikke har noen planer om å finansiere denne typen prosjekt på dette tidspunktet.
Det er som ting i science fiction.
Start opp datamaskinen din. Velg egenskapene du vil ha - kanskje brune øyne eller musikalske evner eller motstand mot kreft.
AnnonseAdvertisementOg trykk på start.
En maskin i laboratoriet ditt begynner da å studere de kjemiske byggeblokkene til DNA.
Til slutt vil du få hele den genetiske koden - eller genomet - som trengs for å skape et menneske designet til dine eksakte spesifikasjoner.
annonseringDette scenariet er ikke mulig nå, men en gruppe forskere håper å gjøre det til en realitet - eller i det minste teknisk gjennomførbar - innen 10 år.
Noen kritikere er opptatt av at teknologien kan føre til designer babyer eller genetiske superhumans.
AnnonseAdvertisementMen forskergruppen sier at deres planer er mindre fantastiske, men akkurat som spillbytter for genetisk prosjektering.
Les mer: Hva er genomics? »
Skrive det menneskelige genomet billigere
Det menneskelige genomet består av fire kjemiske underenheter - nukleotider - som danner den genetiske koden til vårt DNA og gener.
Nukleotidens spesifikke rekkefølge bestemmer hvordan kroppene ser ut og fungerer - selv om miljøforholdene også har effekt.
Variasjoner i den genetiske koden kan føre til sykdommer som Tay-Sachs sykdom, cystisk fibrose og til og med fargeblindhet. Å modifisere disse delene av genomet kan kurere disse sykdommene.
Forskere har allerede muligheten til å syntetisere, eller "skrive", segmenter av DNA fra nukleotidene.
Dette har blitt gjort med bakterier, virus og gjær. Og enda kortere stykker av menneskelig DNA.
Men ikke rask nok eller billig nok til å syntetisere de 3 milliarder baseparene som utgjør hele menneskelige genom.
AnnonseForskerne håper at det nye prosjektet vil gi samme type teknologisk løft til å "skrive" DNA som Human Genome Project gjorde for å "lese" vår genetiske struktur.
"HGP-skrivets primære mål er å redusere kostnadene ved prosjektering og testing av store (0,1 til 100 milliarder basepar) genomer i cellelinjer med over 1 000 ganger innen 10 år," skrev gruppen 2. juni i tidsskriftet Science.
AdvertisementAdvertisement Dette vil ikke bare omfatte det menneskelige genomet, men også andre organismer som er viktige for landbruk, folkesundhet og medisinske applikasjoner.Les mer: Forskere kan nå redigere genomet ditt Ett brev om gangen
Utfordringer for å få det til å fungere
En av utfordringene med å utføre dette prosjektet er å få det gjennomførte genomet, eller en del av genomet, inn i en vertscelle. Denne verten kan være en pattedyrcelle eller en annen organisme som bakteriene
E.coli. Annonse
Å bygge et genom fra grunnen er også mye forskjellig fra å endre et eksisterende genom - noe som kan gjøres nå med teknologier som CRISPR / Cas9.Forskere må designe genomet slik at cellen holder seg til å fungere normalt. Dette kan støttes ved bruk av dataprogramvare. En av de viktigste aktørene på prosjektet er dataselskapet Autodesk.
Men enda viktigere vil det kreve en større forståelse av hva hver del av genomet gjør, og forskere begynner å skrape overflaten.
Gruppen håper imidlertid at en "læring ved bygning" tilnærming vil hjelpe dem med å gjøre fremskritt på dette området."Du vet alle delene som trengs [for å lage et kromosom], så du tar disse delene og gjenoppbygger det. Hvis det er funksjonelt, ser du at du hadde rett, sier Torsten Waldminghaus, Ph.D., en syntetisk mikrobiolog ved LOEWE senter for syntetisk mikrobiologi i Tyskland, som ikke er involvert i prosjektet, fortalte Science News.
Som det skjedde med det første menneskelige genomprosjektet, må nye teknologier utvikles underveis for å øke skriveprosessen. Og for å gjøre det billigere.
Forskerne ville starte med å skrive mindre segmenter av genomet og arbeide opp til lengre stykker. Dette vil til slutt ha spillover fordeler.
"Materielle produkter kan være treg å følge først, men skriver DNA billigere og i stor skala vil gjøre forskere mer effektive og omfattende i sitt arbeid, noe som fører til praktisk talt ubegrenset potensial for indirekte produkter," Danielle Tullman Ercek, Ph. D., en biokjemisk ingeniør ved University of California, Berkeley, fortalte Scientific American.
Les mer: Genomics vs Genetics - En nærmere titt »
Bruksområder for syntetisk menneskelig genom
Mulige applikasjoner som kan komme ut av dette prosjektspekteret, fra relativt normale til etisk tvilsomme.
Et av disse pilotprosjektene er opprettelsen av "ultrasikre" celler som er resistente mot virus og kreft.
Disse kan være i form av stamceller. Disse blir allerede testet som terapi for tilstander som revmatoid artritt og lungesykdommer.
Stamceller arbeider for å behandle sykdom fordi de kan formere seg raskt. Men dette er også en egenskap av kreftceller. En av de langvarige bekymringene over stamcelle terapi er at stamceller vil slå kreft.
Dette kan unngås ved å designe stamceller med et syntetisk genom som er mindre sannsynlig å mutere og forårsake kreft.
"En syntetisk biologi variant kodet for aldri å bli kreft, ville være å foretrekke," Paul Freemont, Ph.D., leder av Seksjonen strukturell biologi ved Imperial College London, fortalte New Scientist.
Et syntetisk genom kunne også brukes til å modifisere et annet dyrs genom. Organer fra en "humanisert" gris kan være mer egnet for transplantasjon til mennesker - mindre sannsynlig å bli avvist av personens immunsystem.
Ett pilotprosjekt krever selv å skape et "referansegenom" som inneholder de vanligste varianter av alle gener.
Dette kan brukes til å teste genvariasjoner en etter en for å se hvordan de påvirker kroppens funksjon eller utviklingen av en sykdom.
"Du kan bruke denne tomme skifer, denne enkle yoghurt av menneskeheten, til å spore i de forskjellige genene og finne ut," fortalte George Church, Ph.D., en professor i genetikk ved Harvard University, New Scientist.
Les mer: Stemcelleterapi for revmatoid artritt »
Høy kostnad for syntetisk genom
Gruppen håper å starte prosjektet senere i år med 100 millioner dollar 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), sa at NIH, et av de store finansieringsorganene i USA, ikke har noen planer om å finansiere denne typen prosjekt på dette tidspunktet.
I en uttalelse sa Collins at NIH "ikke har vurdert tidspunktet for å være rett for å finansiere et stort produksjonsorientert" prosjekt som det som er foreslått.
Den totale kostnaden for det tiårige prosjektet vil trolig være stort, men gruppen regner med at den koster mindre enn de 3 milliarder dollar som tilbys på det første menneskelige genomprosjektet.
Noen forskere fortalte Nature at prosjektet var unødvendig sentralisering av innsats som allerede er gjort i bedrifter som arbeider på dette feltet.
Andre kritikere spørsmålet om gruppens påståtte fordeler berettiger kostnaden.
"Jeg tror å utvikle verktøyene for å lage store genetiske sekvenser er et viktig menneskelig mål. Opprette en helt ny [menneskelig] genom - det er en annen type prosjekt, "Laurie Zoloth, Ph.D., en bioetiker ved Northwestern University, fortalte Science.
I et forsøk på å unngå frykt for at forskere vil skape et nytt ras av superhumans, fortalte gruppens medleder Scientific American at celler som inneholder et syntetisk genom ville bli utformet, så hvis man en gang har vokst til et full menneske, vant det ' t kunne reproducere.
"Vi prøver ikke å lage en kloneherre eller starte en ny epoke med eugenikk," fortalte Jef Boeke, Ph.D., en syntetisk biolog ved NYU Langone Medical Center, Scientific American. "Det er ikke planen. “
