Синтетический человеческий Геном: почему важно

Это как научная фантастика.

Загрузите свой компьютер. Выберите черты, которые вы хотите - возможно, карие глаза или музыкальные способности или устойчивость к раку.

РекламаРеклама

И нажмите «Старт».

Затем машина в вашей лаборатории начинает собирать химические строительные блоки ДНК.

В конце концов, у вас будет весь генетический код или геном, необходимый для создания человека, рассчитанного на ваши точные спецификации.

Реклама

Этот сценарий сейчас невозможно, но группа ученых надеется сделать его реальностью - или, по крайней мере, технически выполнимой - в течение 10 лет.

Некоторые критики обеспокоены тем, что эта технология может привести к созданию детей-конструкторов или генетических суперлюдей.

РекламаРеклама

Но группа исследователей говорит, что их планы менее фантастичны, хотя так же, как изменение игры в области генной инженерии.

Подробнее: что такое геномика? »

Написание генома человека более дешево

Геном человека состоит из четырех химических субъединиц - нуклеотидов - которые образуют генетический код нашей ДНК и генов.

Конкретный порядок нуклеотидов определяет, как наши тела выглядят и функционируют, хотя условия окружающей среды также влияют.

Вариации в генетическом коде могут привести к заболеваниям, таким как болезнь Тай-Сакса, кистозный фиброз и даже цветная слепота. Модификация этих частей генома может излечить эти заболевания.

рекламаРеклама

Ученые уже имеют способность синтезировать или «писать» сегменты ДНК из нуклеотидов.

Это было сделано с бактериями, вирусами и дрожжами. И еще более короткие фрагменты человеческой ДНК.

Но не достаточно быстро или достаточно дешево, чтобы синтезировать 3 миллиардные пары оснований, составляющие весь человеческий геном.

Реклама

Исследователи надеются, что новый проект предоставит такой же технологический импульс для «записи» ДНК, что проект Human Genome Project «для чтения» нашей генетической структуры.

«Основная цель HGP-записи - снизить затраты на разработку и тестирование больших (от 1 до 100 миллиардов базовых пар) геномов в клеточных линиях более чем в 1000 раз в течение 10 лет», - пишет группа 2 июня в журнале Science.

РекламаРеклама

Это будет включать не только человеческий геном, но и другие организмы, важные для сельского хозяйства, здравоохранения и медицинских применений.

Подробнее: Ученые теперь могут редактировать ваш геном за одно письмо »

Проблемы, связанные с его работой

Одной из проблем, связанных с выполнением этой работы, является получение завершенного генома или части генома, в клетку-хозяина. Этот хозяин может быть клеткой млекопитающего или другим организмом, подобным бактериям E.палочка.

Реклама

Построение генома с нуля также сильно отличается от модификации существующего генома - что-то, что можно сделать сейчас с такими технологиями, как CRISPR / Cas9.

Ученым нужно будет создать геном, чтобы он поддерживал работу клетки нормально. Этому может помочь использование компьютерного программного обеспечения. Одним из основных игроков проекта является компьютерная компания Autodesk.

РекламаРеклама

Но что более важно, это потребует большего понимания того, что делает каждая часть генома, и ученые только начинают царапать поверхность.

Группа надеется, однако, что подход «обучения путем построения» поможет им добиться прогресса в этой области.

«Вы знаете все необходимые детали [чтобы сделать хромосому], поэтому вы берете эти части и восстанавливаете их. Если это функционально, вы видите, что вы были правы », - сказал весточке науки Торстен Вальдмингхаус, Ph.D., синтетический микробиолог в Центре синтетической микробиологии LOEWE в Германии, который не участвует в проекте.

Как и в случае с первым проектом генома человека, необходимо будет разработать новые технологии для ускорения процесса написания. И сделать его дешевле.

Исследователи начнут писать небольшие сегменты генома и работать до более длинных частей. Это в конечном итоге будет иметь побочные выгоды.

«Материальные продукты могут быть медленными, чтобы следовать сначала, но писать ДНК дешевле и в больших масштабах сделают исследователей более эффективными и всеобъемлющими в своей работе, что приведет к практически неограниченному потенциалу для косвенных продуктов», - сказала Даниэль Туллман Эрчек, Ph. Д., биохимический инженер Калифорнийского университета в Беркли, сказал Scientific American.

Подробнее: Genomics vs. Genetics - более внимательный взгляд »

Использование для синтетического генома человека

Возможные применения, которые могут выйти из этого проекта, варьируются от относительно нормального до этически сомнительного.

Одним из таких пилотных проектов является создание «ультрасовременных» ячеек, устойчивых к вирусам и раку.

Они могут быть в виде стволовых клеток. Они уже тестируются как терапия для таких состояний, как ревматоидный артрит и заболевания легких.

Стволовые клетки работают для лечения болезней, потому что они могут быстро размножаться. Но это также является признаком раковых клеток. Одной из затяжных проблем в отношении терапии стволовыми клетками является то, что стволовые клетки станут раковыми.

Этого можно избежать, разработав стволовые клетки с синтетическим геномом, который с меньшей вероятностью будет мутировать и вызывать рак.

«Вариант синтетической биологии, закодированный, чтобы никогда не стать злокачественным, был бы предпочтительнее», - сказал «New Scientist» Пол Фремонт, доктор философии, руководитель секции структурной биологии Имперского колледжа Лондона.

Синтетический геном может также использоваться для модификации генома другого животного. Органы от «гуманизированной» свиньи могут быть более пригодными для трансплантации в людей - менее вероятно, что они будут отвергнуты иммунной системой человека.

Один пилотный проект даже требует создания «эталонного генома», который включает в себя наиболее распространенные варианты всех генов.

Это можно было бы использовать для проверки вариаций генов один за другим, чтобы увидеть, как они влияют на функцию организма или развитие болезни.

«Вы могли бы использовать этот чистый сланец, этот простой йогурт человечества, сломать разные гены и узнать», - сказал ученый из Университета Гарвардского университета Джордж Черч, профессор генетики в Гарвардском университете.

Подробнее: терапия стволовыми клетками при ревматоидном артрите »

Высокая стоимость синтетического генома

Группа надеется начать свой проект в конце этого года с $ 100 млн в виде финансирования из« общественных, частных, благотворительных, промышленных и академических источников со всего мира. «

Dr. Фрэнсис С. Коллинз, доктор философии, директор Национального института здоровья (NIH), сказал, что NIH, одно из крупнейших финансовых агентств в Соединенных Штатах, не планирует финансировать этот проект в настоящее время.

В заявлении Коллинз сказал, что NIH «не считает подходящим время для финансирования крупномасштабного ориентированного на производство» проекта, такого как предлагаемый.

Общая стоимость 10-летнего проекта, вероятно, будет огромной, но группа ожидает, что она будет стоить меньше, чем 3 миллиарда долларов, потраченных на первый проект генома человека.

Некоторые исследователи рассказали Природе, что проект был бесполезно централизует усилия, которые уже предпринимаются в компаниях, работающих в этой области.

Другие критики задаются вопросом, оправдывают ли заявленные выгоды группы.

«Я считаю, что разработка инструментов для создания больших генетических последовательностей является важной человеческой целью. Создание совершенно новых [человеческих] геномов - это другой вид проекта, - сказал науке Лоури Золот, доктор биологических наук в Северо-западном университете.

В попытке развеять опасения, что ученые создадут новую расу сверхчеловеков, сопредседатель группы сказал Scientific American, что клетки, содержащие синтетический геном, будут спроектированы так, чтобы человек когда-либо превращался в полноценного человека, t быть способным к воспроизведению.

«Мы не пытаемся создать армию клонов или начать новую эру евгеники», - сказал научный американец Джоф Боке, химик-синтетик из Медицинского центра NYU Langone. «Это не план. «