Зачем нужны синтетические гены

Июнь 4, 2019 Рубрика: Научная база
Зачем нужны синтетические гены

Достижения генетики не остановились только лишь на секвенировании человеческого генома. Теперь ученые в сфере биохимии и генной инженерии заняты вопросом, как эта информация может помочь человечеству в решении других сложных медицинских проблем, связанных с наследственными заболеваниями. Искусственный синтез гена позволяет как получить точные копии естественных генов, так и открывает совершенно новые возможности.

Роль синтетических генов в науке

Синтетическая биология – это отрасль, которая занимается проектированием и конструированием новых биологических объектов, таких как ферменты, генетические цепи и клетки, или реорганизацией существующих биологических систем.

Синтетическая биология опирается на достижения в области молекулярной, клеточной и системной биологии и стремится трансформировать биологию так же, как химический синтез и разработка интегральных микросхем. Главная задача этой науки – создание синтетических генов. Какая роль синтетических генов в науке? Они дают возможность:

  1. воссоздать функциональную биологическую систему из ее основных частей. Используя синтетическую биологию, ученые тестируют модели функционирования живых организмов;
  2. манипулировать живыми системами на молекулярном уровне, что должно привести к лучшему пониманию их работы и новым типам биологических компонентов и генетических сетей;
  3. вдумчивой перестройки естественных живых систем и возможного внедрения инженерных систем, которые легче изучать и с которыми можно взаимодействовать;
  4. разработки интегрированных биологических систем для целей обработки информации, производства энергии, производства химических веществ и изготовления материалов.

Синтетическую биологию от традиционной молекулярной и клеточной биологии отличает возможность создания основных компонентов, которые можно моделировать, изучать и настраивать в соответствии с конкретными характеристиками. Сборка этих небольших деталей в более крупные интегрированные системы позволит решать конкретные проблемы, возможно, даже лечение болезней. Подобно тому, как инженеры в настоящее время проектируют интегральные схемы на основе известных физических свойств материалов, а затем изготавливают функционирующие схемы и целые процессоры, биоинженеры вскоре будут разрабатывать и создавать инженерные биологические системы, в основе которых – синтетические гены.

В отличие от многих других областей техники, биология невероятно нелинейна и менее предсказуема. Ученые очень мало знают о том, как работают гены и как они взаимодействуют. Вот почему так важно выделить и понять отношения между всеми деталями биологии (последовательности генов, свойства белка, биологические системы). Только после этого можно будет говорить о создании многокомпонентных биологических искусственных систем.

От бактерии к человеку

Наука стремительно развивается, создание искусственного генома еще не так давно считалось чем-то из области научной фантастики, но сегодня ученые уже создали живой организм искусственно. Кто-то скажет, что это всего лишь бактерия, но для науки – это большой прорыв. Возможно, это новая форма жизни, считают эксперты, и это определенно целая новая веха в области синтетической биологии и новый этап развития синтетических генов.

В мае 2019 года исследователи из Лаборатории молекулярной биологии Совета по медицинским исследованиям в Британии сообщили, что они переписали ДНК бактерий Escherichia coli, создав синтетический геном, в четыре раза более крупный и гораздо более сложный, чем любой ранее созданный.

Это живые бактерии, которые имеют необычную форму и медленно размножаются. Но их клетки работают в соответствии с новым набором биологических правил, производя известные белки, аминокислоты с реконструированным генетическим кодом.

Это достижение однажды может привести к образованию организмов, которые производят новые лекарства или другие ценные молекулы, как живые фабрики. Эти синтетические бактерии также могут стать подсказкой к тому, как возник генетический код на раннем этапе зарождения жизни на нашей планете.

Возможно ли создание искусственно синтезированного человека? Запущенный в июне 2016 года проект Human Genome Project – Write дает ученым возможность лучше разобраться в языке программирования генома человека. В рамках проекта исследователи учатся определять роль разных участков генома и составлять собственные генетические коды для клеток, проходя трудоемкий путь проб и ошибок, узнавая, что могут искусственные гены.

Теоретически создание искусственного человека с нуля возможно, но это перспектива очень отдаленного будущего, поскольку в данный момент ученые, хотя и расшифровали, как устроен весь геном человека (благодаря предыдушему проекту Human Genome Project – Read), не понимают, как работают те или иные участки в геноме и к чему приводят изменения в них. Если ученые смогут разобраться и понять сложный биологический язык нашей ДНК, то смогут воссоздавать его по собственным, новым правилам. Написанный биоинженерами генетический код для «нового» человека не будет содержать ошибок в своей структуре и поможет улучшить многие его биологические функции, обеспечивая иммунитет к инфекционным заболеваниям и даже радиации. Однако уже сейчас понятно, что это создаст огромную этическую проблему и фактор опасности для биоразнообразия.

Какие материалы необходимы для исследований

Однако пока использование синтетических генов является отдаленной перспективой, мы можем пользоваться другими достижениями генетики. Генетические исследования стали быстрым, удобным и доступным способом решить многие сложные проблемы – установление родственных связей, предупреждение развития тех или иных заболеваний.

Для любого генетического исследования требуется образец ДНК, который извлекают, как правило, из буккального эпителия. Это стандартный биоматериал для ДНК-теста, получаемый путем соскоба со внутренней стороны щеки. Это комфортная и безболезненная процедура, которую даже можно выполнять самостоятельно с помощью домашнего набора. Иногда получить  этот образец нельзя – один из тестируемых может быть недоступен по разным причинам. В этой ситуации используются нестандартные материалы:

  • ткани со следами крови, слюны, спермы;
  • зубные щетки, лезвия бритвы и другие предметы личной гигиены;
  • одноразовые трубочки для питья, стаканы, окурки, жевательные резинки;
  • детские пустышки;
  • ногти, волосы с луковицами, зубы, кости.

Необходимо понимать, что шансы на удачное извлечение ДНК из нестандартных материалов ниже, и это также требует больше времени и стоит дороже.

Подробнее о стоимости и сроках работы со стандартными и нестандартными материалами вы можете узнать на сайте Медикал Геномикс Украина. Лаборатория предлагает широкий спектр генетических исследований. Вы можете сдать образцы в одном из 78 пунктов приема образцов или заказать набор для домашнего забора. Позвоните, если у вас есть вопросы или вы хотите сделать заказ.

Понравился пост? Подпишитесь на обновления сайта
Теги:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *