Маълумот

T7 Tagging дар биологияи синтетикӣ

T7 Tagging дар биологияи синтетикӣ


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Теги T7 чист ва агар онро барои тоза кардани сафедаҳои синтезшуда истифода бурдан мумкин аст? Оё он ба монанди теги Ӯ асос ёфтааст?


Теги T7 аввалин 11 аминокислотаи сафедаи гени T7 10 мебошад. Асосан, агар шумо протеинро бо теги T7 таҳия кунед, шумо як эпитопи хурди маълумро барои протеини мавриди таваҷҷӯҳ, ки мумкин аст аз ҷиҳати иммунологӣ муайян карда шавад, таҳия кардаед. Андозаи хурди эпитоп имкони халалдор кардани функсияи муқаррарии сафедаро коҳиш медиҳад (ба он ишора шудааст). Агар мо ба маҷмӯаи тозакунии наздикшавӣ дар саҳифаи зерини маҳсулот назар андозем, мо мебинем, ки векторҳои мушаххасро барои ифода кардани сафедаҳои бо T7 нишондодашуда истифода бурдан мумкин аст ва сутуни иммуноаффинитро барои тоза кардани сафедаи манфиатдор истифода бурдан мумкин аст. Дар ин ҷо сохтори кимиёвии T7 нишон дода шудааст.


Архивҳои блог

Ин аст Крейг Вентер дар бораи худпликатсияи муваффақи ҳуҷайра бо геноми комилан синтетикӣ эълон мекунад:

Ин яке аз бузургтарин хабарҳои сол аст ва вақт нишон хоҳад дод, ки паёмадҳои он чист. Он дар ВАО ба таври васеъ инъикос ёфтааст ва бешубҳа як қисми муҳокимаҳои ахлоқи мактабӣ барои солҳои оянда хоҳад буд. Ҳуҷҷати пурраи илмӣ дар ин ҷо онлайн аст.

Ҷустуҷӯи ҳикояҳо ва захираҳо барои посух додан ба ин саволҳо:

1. Бо кадом роххо ин аввалин организми синтетики мебошад?

2. Меъёри муваффақияти ин организм кадомҳоянд?

3. Дар сурати паҳн шудани бактерия кадом чораҳои бехатарӣ гузошта мешуданд?

4. Баъзе аз барномаҳои эҳтимолии ин технологияи нав кадомҳоянд?

5. Баъзе аз оқибатҳои ахлоқии биологияи синтетикӣ кадомҳоянд? Ҷонибҳои манфиатдори баҳсро муайян кунед ва нуқтаи назари онҳоро баён кунед.

Инро мубодила кунед:

Ҳамин тавр:


PSF-CMV-PURO-COOH-FXA-T7 - C-TERMINAL T7 TAG ПЛАЗМИДИ ширхӯрон

Ин плазмид барои ифода кардани сафедаҳои барчасбшуда дар ҳуҷайраҳои ширхӯрон тавассути интиқоли муваққатӣ ё эҷоди хатҳои устувори ҳуҷайра тарҳрезӣ шудааст. Он дорои як кассетаи муқовимати пуромицин бо истифода аз промоутер Ubiquitin инсон барои рондани ифода ва интихоби ҳуҷайраҳои дорои плазмид имкон медиҳад.

Дар бораи теги пептидҳо:Ин плазмид дорои теги эпитопи c-терминали T7 мебошад, ки метавонад ба як гени манфиатдор пайваст карда шавад, то барои муайян кардани сафеда ва/ё тозакунӣ имкон диҳад. пайдарпайии тег аст: MASMTGGQQMG.

Дар бораи Tag Cleavage:Ин плазмид инчунин макони ҷудошавии протеазро рамзгузорӣ мекунад, ки барои он дар байни гени таваҷҷӯҳи шумо ва тег ҷойгир карда шудааст, то имкон диҳад, ки тег пас аз тозакунӣ ё ҷудокунии сафедаҳо бартараф карда шавад. Ин плазмид дорои теги ҷудошавии FXa мебошад. пайдарпаии сафеда теги пора ин аст: IEGR. Он пас аз боқимондаи Arg мешиканад, аммо инчунин метавонад дар ҷойҳои дуюмдараҷаи асосӣ камтар канда шавад. Ҷойгиршавии маъмултарини дуюмдараҷаи он дар байни пасмондаҳои Gly ва Arg аст, гарчанде ки басомади ин ҳодисаҳо ба сафеда хос аст.

Сатҳи ифодаи промоутер: Ин плазмид дорои промоутерҳои CMV-и ширхӯрон барои ифодаи ген мебошад. Мо ҳама промоутерҳои ширхӯрони худро дар як қатор намудҳои ҳуҷайра озмудаем ва CMV пайваста дар байни онҳое, ки мо омӯхтаем, қавитарин аст. Аммо гузоришҳои зиёде дар бораи таблиғгари CMV мавҷуданд, ки хомӯширо тавассути метилизатсия дар фарҳанги дарозмуддат нишон медиҳанд. Аз ин рӯ, мо як қатор дигар промоутерҳоро захира мекунем, ки бо ин плазмид мувофиқанд ва мувофиқи дархост дастрасанд.

Пайдарпай

Лутфан навъи файлеро, ки ба шумо лозим аст, интихоб кунед. Барои истинод, аксари барномаҳои клонсозӣ файли .gb (Genbank)-ро ворид мекунанд ва ҳангоми зеркашӣ ва воридот ҳамаи хусусиятҳои плазмидҳоро ба таври худкор нишон медиҳанд.


Менеҷери нави биологияи синтетикӣ

Технологияҳои нав метавонанд рӯзе намудҳои эҳтимолиро дар ваҳшӣ аз нав муҳандисӣ кунанд.

Тобистони соли 2009 як гурӯҳи донишҷӯёни Донишгоҳи Кембриҷ ҳафт штамми бактерияро сохтанд. Escherichia coli, якто дар ҳар як ранги рангинкамон. Пигментҳои каротиноидҳои сурх ва норанҷӣ тавассути ворид кардани генҳо аз патогенҳои растанӣ истеҳсол карда шуданд Pantoea ananatis як кластери генҳо аз Chromobacterium violaceum инчунин барои ба даст овардани сабз ва бунафш дигаргун карда шуданд. Эчодиёти техникии студентон бо номи «Е. chromi" бо истинод ба номи илмии организмҳо, дастаи Кембриҷро дар озмуни байналмилалии мошинҳои аз ҷиҳати генетикӣ муҳандисишуда (iGEM) дар он сол, ки дар он донишҷӯёни мактабҳои миёна ва коллеҷ муҳандиси биология месозанд, соҳиби ҷоизаи олӣ гардид.

Ҳадафҳои донишҷӯён на танҳо хроматикӣ буданд. Ба ҷои ин, онҳо барои мошинҳои биологӣ қисмҳо месозанд. Онҳо генҳоро ба шаклҳои стандартишуда бо номи BioBricks таҳия карданд: порчаҳои ДНК, ки ба монанди Легоҳои генетикӣ, барои мувофиқи хоҳиш омехта ва мувофиқ сохта шудаанд. Якчанд ҳазори ин BioBricks, ки вазифаҳои гуногунро иҷро мекунанд, аллакай дар Феҳристи қисмҳои стандартии биологии MIT ҷойгир шудаанд. Баъзе BioBricks кимиёвӣ ба монанди мышьякро муайян мекунанд, дигарон ҳамчун "танзимкунандагон" амал мекунанд, ки сатҳи ҳадди ниҳоии воридоти кимиёвиро барои фаъол кардани як ген муайян мекунанд. Бо муттаҳид кардани генҳои нави рангоранг бо қисмҳои мавҷуда, фикр кардан мумкин аст, ки ба осонӣ биосенсорҳо сохтан мумкин аст, ки дар ҳузури токсинҳои экологӣ натиҷаҳоеро ба чашми бараҳна ба вуҷуд меоранд.

«Э. chromi" бо тарроҳон Александра Дейзи Гинсберг, Г '06 ва Ҷеймс Кинг, ки ҳамкориро бо дастаи iGEM оғоз карданд, ба ҳам пайваст. Дар як видеои кӯтоҳе, ки беҳтарин филми мустанад дар ҷашнвораи филмҳои биологияи синтетикӣ дар соли 2011 номида шуд, Гинсберг ва Кинг ояндаи имконпазири ранги зиндаро тасаввур карданд. Ба зудӣ, онҳо пешниҳод карданд, ки олимон метавонанд дар олами табиӣ пигментҳои нави биологӣ ва генҳои масъулро ҷустуҷӯ кунанд, ки истеҳсоли рангҳоро инқилоб мекунанд. «Э. Chromi" дар йогурти пробиотикӣ метавонад бемории инсонро назорат кунад, ҳангоми ҳаракат тавассути микробҳои рӯда дар атмосфера метавонад рангро тағир диҳад, то сифати ҳаворо нишон диҳад.

"Ман фикр мекунам, ки ин истилоҳи нав барои аксари мардум аст, биологияи синтетикӣ», — мулоҳиза кард мизбони Радиои Ҷамъиятии Миллӣ Ҷумъаи илм тирамоҳи соли 2009, вақте ки ӯ мусоҳиба бо дастаи Кембриҷ. "Аммо ман фикр мекунам, ки мо бештар аз он мешунавем."

Чӣ тавр сохтани мошини биологӣ

Биологҳои синтетикӣ бо асбобҳои нави генетикии пурқувват ва майл ба корношоямӣ муҷаҳҳаз шудаанд, як хонаи нав сохтанд. Сурати «Э. колироид» дар чавоби рушнои тира мешавад. Бактерияҳои сенсор мавҷудияти кимиёвиро дар рӯдаи муш тавассути фаъол кардани генҳои муайян сабт мекунанд. Штаммҳо мавҷуданд E. coli ки сигналхои дохилшавиро хисоб мекунанд ва дигарон, ки амалиёти мантикиро ичро мекунанд — кадамхо ба суи компютерхои биологи. Бо вуҷуди ин, штаммҳои дигар бӯи сабзи зимистон ва банан доранд, на ба рӯдаи инсон. Дар соли 2005, муҳаққиқони ҷашнвора байти аввали шеъри солинавии Виктор Ридберг "Томтен"-ро ба геноми дигаре "навиштанд". E. coli штамм, бо истифода аз сегонаҳои нуклеотидҳои ДНК барои ифода кардани ҳар як ҳарфи бактерия дар натиҷа, онҳо навиштаанд, "нахустин намунаи организме буд, ки "шеър мехонад"."

То он даме, ки мавзӯи умумӣ ин офаридаҳои гуногунро муттаҳид мекунад, он табдил додани биология ба як фанни муҳандисӣ мебошад. Муҳандисии анъанавии генетикӣ бештар ё камтар аз буридани биологӣ буд: олимон метавонистанд, масалан, як гени таҳаммулпазирии сардро аз моҳии Арктикӣ ба помидор интиқол диҳанд. Биологияи синтетикӣ ҳадафи бозсозии бештари радикалиро дорад. Организмҳои он барои мошинҳои биологӣ сохта шудаанд, ки ДНК ва сафедаҳо барои ҷузъҳои схема ё хатҳои коди компютерӣ истодаанд. Дар якҷоягӣ қисмҳои биологӣ вазифаҳои ба табиат номаълумро иҷро мекунанд: коркарди сигналҳо, истеҳсоли моддаҳои нави кимиёвӣ, нигоҳ доштани иттилоот.

"Ман мехоҳам бигӯям, ки карбони биологӣ кремнийи ин аср аст" мегӯяд Памела А. Силвер, профессори Адамс оид ба биохимия ва биологияи системаҳои Мактаби тиббии Ҳарвард (HMS нигаред ба "Biology in This Century", сентябр-октябри 2011, саҳ. 72 ). Чӣ тавре ки компютерҳо дар сад соли охир инқилоб карданд, мегӯяд ӯ, биология омода аст дар ояндаро тағир диҳад. "Сохтани мошинҳои биологӣ ва компютерҳои биологӣ - ҳамаи ин бояд ба зудӣ ба воқеият табдил ёбад."

Ба ақидаи муайян, ҳуҷайра аллакай ба мошини хурди мураккаб шабоҳат дорад. Он аз муҳити зист моддаҳои кимиёвиро мегирад ва реаксияҳоро барои сохтани қисмҳои нави биологӣ иҷро мекунад, сигналҳоро назорат мекунад ва дар посух генҳоро фаъол ва хомӯш мекунад. Ҳуҷайраҳоро бо компютерҳо, ба заводҳо ва автоматҳо муқоиса карданд. Барои биологи синтетикӣ, ки дорои чунин системаҳои мураккаб аллакай дар даст аст, вазифа муайян кардан ва идора кардани қисмҳои мувофиқ аст. "Бисёре аз ҷузъҳои биомолекулярӣ, ки мо аз сифр намесозем" мегӯяд Ҷеймс Ҷ. Коллинз, профессори барҷастаи Донишгоҳи Бостон ва узви асосгузори факултаи асосии Донишкадаи Висси Ҳарвард оид ба муҳандисии аз ҷиҳати биологӣ илҳомёфта. "Мо системаҳои ватаниро мегирем ва сипас онҳоро тағир медиҳем."

Фаҳмидан ва идора кардани ин техникаи мукаммал кори душвор аст. Ҷорҷ Черч, профессори генетикаи Уинтроп дар HMS (ниг. “ДНК ҳамчун маълумот”, январ-феврали соли 2004, саҳифаи 44) мегӯяд: "Ман чунин фикр мекунам, ки гӯё баъзе иктишофии бегонагон ҳама моликияти зеҳнии онҳоро ба мо бе ҳуҷҷат партофтаанд". Ягон эквиваленти бевоситаи биологии конденсатор ё фармони несткунӣ вуҷуд надорад ва биологҳои синтетикӣ бояд қисмҳои биологии мавҷударо эҷод кунанд, то функсияҳои нав созанд.

Масалан, калиди гузаришро, ки яке аз ҷузъҳои оддитарин схема аст, гиред. Мисоли ғайрибиологӣ як гузариши рӯшноӣ хоҳад буд: онро метавон дар байни ду ҳолати дискретӣ, фаъол ё хомӯш кард, бидуни ҳеҷ чиз дар байни онҳо. Ба маънои абстрактӣ, гузариши гузариш ба як навъ хотира иборат аст, ки ду ҳолати он ба 0 ва 1 баробар аст. Чунин биистеъдод дар табиат баъзе аналогҳо дорад. Масалан, домҳои пашшаи Зуҳра дорои сохторҳое мебошанд, ки дар байни кушода ва пӯшида иваз мешаванд (ниг. "Баргҳои хӯроки нисфирӯзӣ", май-июни 2005, саҳифаи 14). Сигналҳои мушаххас ба ҳуҷайраҳо дастур медиҳанд, ки оё бефаъол боқӣ монанд ё тақсим шаванд. Баъзе вирусҳо инчунин дар байни ду ҳолати мушаххаси хоб ё сирояти фаъол иваз мешаванд.

Вақте ки лабораторияи Коллинз сохтааст бактериявӣ коммутатор - яке аз аввалин қисмҳои схемаи биологӣ - онҳо онро аз ду ген сохтанд. Ҳар як сафедаи репрессорро барои гени муқобил рамзгузорӣ кард, вақте ки як ген фаъол шуд, гени дигарро хомӯш кард. Калидро тавассути додани сигнали мушаххаси кимиёвӣ ба ҳуҷайра, ғайрифаъол кардани протеини репрессори фаъол ва имкон медиҳад, ки дигараш нигоҳ дошта шавад. Ҳангоми фурӯзон шудани гени дуюм ва хомӯш кардани гени аввал, пас аз нопадид шудани сигнал гузаргоҳ муддати тӯлонӣ чаппа мешавад. "Ҳамчун як воҳиди хотираи мобилӣ," навишта буд Коллинз вақте ки дастаи ӯ тарҳи худро дар соли 2000 нашр кард, "гузариш асос барои "аплетҳои генетикӣ" - схемаҳои генҳои мустақил, барномарезӣ ва синтетикиро барои назорати функсияи ҳуҷайра ташкил медиҳад."

Аплетҳои генетикӣ (шояд ба таври мувофиқтар барномаҳо имрӯз) яке аз ҳадафҳои муайянкунандаи биологияи синтетикӣ мебошанд. Тақрибан 40 сол пас аз он ки олимон ба омӯзиши аз нав ташкил кардани ДНК шурӯъ карданд, муҳандисии генетикӣ як саноати косибӣ боқӣ мемонад. Тадқиқотчиён дар як ҳунармандии вақти зиёд ва қариб ҳунармандӣ организмҳоро тағир медиҳанд яккора ки ба талаботи махсуси худ мувофик бошанд. Силвер, ки дар ҷаласаҳои аввали гурӯҳи кории биологияи синтетикӣ дар MIT иштирок дошт, мегӯяд, биологияи синтетикӣ аз хоҳиши назорати бештар ва ҳамаҷониба ба вуҷуд омадааст. "Саволе, ки асоси биологияи синтетикиро ташкил медиҳад, ин аст:" Чаро биология барои муҳандис осонтар ва пешгӯишавандатар буда наметавонад? ”

Дарвоқеъ, барои биологҳои синтетикӣ доштани коммутаторҳои генетикӣ ва мошинҳои биологӣ кофӣ нест. Ҷеффри Вей, олими калони корманди Институти Вайс, ки бо Силвер издивоҷ кардааст, мегӯяд: "Ҳоло одамон, махсусан аспирантҳо, вақти зиёдро барои сохтани ДНК ва фаҳмидани он ки чӣ гуна якҷоя кардани ДНК сарф мекунанд." "Ин хеле вақтро мегирад."

Дар аввал, мегӯяд ӯ, биологияи синтетикӣ аз саноати компютерӣ ишора мекард, ки дар он ҷо стандартҳои маъмулии микросхемаҳои компютерӣ имкон медоданд, ки схемаҳои сершумор якҷоя шаванд. Яке аз саъйҳои калидии соҳа модулярӣ - қобилияти омехта кардан ва мувофиқ кардани қисмҳои генетикӣ мебошад. Дар мақолае дар Амрикои илмӣ дар соли 2006, Черч, Коллинз ва чанд муҳаққиқони дигар принсипҳои он чизеро, ки онҳо "био фаб" номидаанд, маҷмӯи стандартҳо ва усулҳо барои осон кардани схемаҳои генетикӣ сохтан ва аз нав муттаҳид карданро муайян карданд. Уэй, ки дар Пажӯҳишгоҳи Илмҳои Молекулярӣ, як лабораторияи мустақили тадқиқотӣ дар Калифорния кор мекард, мегӯяд: "Қисмати рӯъё ин буд, ки шумо бояд як қисми кори биологияро абстраксия кунед ва дар бораи ҷузъиёт хавотир нашавед". Принсипҳои биологияи синтетикӣ дар аввал таҳия карда шуданд. "Барномасози компютер ҳеҷ гоҳ дар бораи чӣ гуна кор кардани чипи компютер ғамхорӣ намекунад - онҳо аслан донанд, ки чӣ гуна фармонҳо аз ҷониби мошин иҷро мешаванд."

Бо вуҷуди ин, муҳаққиқон эътироф мекунанд, ки пешрафт дар самти чунин абстраксия омехта шудааст. "Барои истифода бурдани қисм чиро донистан лозим аст?" мепурсад Силвер, ки узви раёсати Бунёди ғайритиҷоратии BioBricks мебошад, ки биниши биологиро тарғиб мекунад. "Хусусият чист?" Роҳ боз пеш меравад, ки шабеҳи байни схемаҳо ва мавҷудоти зиндаро зери шубҳа мегузорад. "Дар биология, фарқияти калидӣ дар он аст, ки муодили микросхемаҳои компютерӣ - порчаҳои ДНК, сафедаҳо ва ғайра - ҳама аз ҷониби табиат сохта шудаанд, на аз рӯи тарҳи инсон" мегӯяд ӯ. "Онҳо метавонанд модулӣ ба назар расанд, аммо ин саволи кушод аст, ки оё ин биология аст ё ин як артефакти фаҳмиши инсон аст."

Айни замон, мегӯяд Уэй, биологҳои синтетикӣ бояд ҳануз бояд контурҳои табиатро сахт канда, системаҳои биологиро бодиққат омӯзанд, то хосиятҳои махсусро муайян ва истифода баранд. Масалан, дар лоиҳае, ки баҳори имсол нашр шуд, ӯ ва Силвер бо Коллинз барои таҳияи "хабарнигорони" бактериявӣ ҳамкорӣ карданд. Пас аз он ки ба мушҳо ғизо медиҳанд, бактерияҳо дар рӯда зиндагӣ мекунанд, ки дар он ҷо онҳо мавҷудияти молекулаи ба антибиотик монанд ба ангидротетрациклинро муайян мекунанд ва онро тавассути пахш кардани гузариши генетикӣ сабт мекунанд. Силвер ва Уэй, ки ҳарду ҳамчун биологҳои молекулавӣ таълим гирифтаанд, аз гузариши табиии хуб омӯхташуда аз лямбда бактериофаги (вирусе, ки бактерияҳоро сироят мекунад) истифода бурданд, ки ду хусусияти мувофиқ дорад. Он бениҳоят устувор аст, ҳолати худро тавассути наслҳои сершумори бактерияҳо нигоҳ медорад ва ба мизбони бактерия бори ночиз мегузорад ва барои зинда мондани он дар рӯдаи муш кӯмак мекунад. Силвер ва Уэй ҳарду дар Ҳарвард дар солҳои 1980-ум ҳузур доштанд, вақте ки кори калидӣ оид ба фаг ламбда анҷом дода шуд, ки ба онҳо бо гузариши генетикии вирус ошноии амиқ дод. «Тарҳрезии оқилона аст дар ҳақиқат имконпазир - ба шарте ки шумо дар бораи система маълумоти кофӣ дошта бошед," мегӯяд Вей. "Донистани ҳама чизҳои аҷиб дар бораи биологияи организм барои кор кардани ҳама чиз муҳим буд."

Биологияи синтетикӣ табиатро аз нав месозад

Баъзан фаҳмидани ҳаёт хеле душвор аст. Чунин буд хулосаи профессори ҳозираи Стэнфорд Дрю Энди, ки он вақт дар MIT буд, пас аз чанд соли кӯшиш барои модели ҳисоббарории бактериофаги T7. Вирус яке аз соддатарин ва хуб омӯхташудаи системаҳои биологӣ мебошад ва пас аз 60 соли тадқиқот, фикр мекард Энди, олимон бояд T7-ро то T дошта бошанд. ба рушди вирус таъсир мерасонад, танҳо ба натиҷаҳои таҷрибавӣ мувофиқат намекард.

Бо мураккабии биологӣ дучор омада, Энди тасмим гирифт, ки аз он халос шавад. Дар соли 2005, ӯ ва ҳамкорон гузоришеро дар бораи вирусе, ки онҳо "T7.1" номида буданд, нашр карданд, версияи T7, ки онҳо барои фаҳмидан ва идора кардан осон сохта шудаанд. Эволютсия метавонад барои гуногунии функсияҳои биологӣ масъул бошад, аммо ба назари як олими инсонӣ, ин функсияҳо метавонанд византӣ ва ғайриимкон пайдо шаванд, бигзор муҳандис. Масалан, T7 дорои генҳои сершумори такроршаванда буд, яъне мутатсия дар як ген метавонад ба дигарон бо роҳҳои пешгӯинашаванда таъсир расонад. Дастаи Энди "T7.1" -ро бо роҳи ҷудо кардани генҳои вирус ба қисмҳои ҷудогона сохтааст - ҳамааш барои тарҳрезии оқилона беҳтар аст. "T7.1" аз таҷдиди азими геномаш наҷот ёфт, ҳарчанд базӯр. Дар муқоиса бо T7, фитнесси он ба таври назаррас коҳиш ёфтааст.

"' T7.1' намунаи комили он аст, ки биологияи синтетикиро аз дигар фанҳои баъд аз геномӣ дар илмҳои ҳаёт фарқ мекунад" мегӯяд София Руст, ёвари профессор дар таърихи илм. Ҳамчун донишҷӯи аспиранти MIT, Руст омӯзиши этнографии биологияи синтетикиро анҷом дода, дар лабораторияи Энди корҳои васеъро анҷом дод. Дар китоби дарпешистодаи худ, Синтетика: Чӣ тавр ҳаёт ба вуҷуд омад, вай лоиҳаҳоеро ба мисли "T7.1" ҳамчун линзаҳо барои омӯхтани мафҳумҳои табиат ва тарроҳӣ, ки ба кори биологҳои синтетикӣ бармеангезанд, истифода мебарад. "Ба ҷои кӯшиши аз нав сохтани модел, дастаи Энди мехост, ки фагро аз нав созад, то фаҳмотар бошад. Ин як аломати ҳаракат ба истеҳсолот дар илмҳои ҳаёт аст - фаҳмиш як принсипи тарроҳӣ ва эҷод кардан як шакли пурсиш мегардад. Дониш дар бораи чӣ гуна кор кардани ҳаёт на тавассути озмоиш дар ҳаёт, балки тавассути сохтани шаклҳои нави он такмил дода мешавад.

Дар ҳақиқат, рисолати биологияи синтетикӣ барои осон кардани муҳандисии биология баъзан миқёси умумиро дар бар мегирад. аз нав сохтан. Рафтори ғайричашмдошти мобилӣ метавонад нақшаҳои беҳтаринро душвор созад. Тарҳи асосии коммутатор, масалан, ба модели ҳисоббарорӣ, ки лабораторияи Коллинз пеш аз оғози таҷрибаҳо таҳия карда буд, пайравӣ мекард, аммо ба ҳар ҳол барои танзим кардани коммутатор чанд моҳ озмоиш ва иштибоҳ лозим шуд, то як ген бар дигараш бартарӣ надиҳад. Сохтани схемаи биологӣ назар ба сохтани ҳамтои электронии он як кӯшиши хеле номуайянтар боқӣ мемонад. "Муҳити дохили ҳуҷайраҳо хеле пурғавғо аст" мегӯяд Коллинз. "Тағйироти зиёде мавҷуданд, ки доштани схемаҳои генетикиро, ки боэътимод рафтор мекунанд, душвор мегардонад. Ва азбаски ҳуҷайраҳо зич ва хеле мураккабанд, ки таҷҳизоти мизбонашон кор мекунанд, схемаҳое, ки мо сохта истодаем, бо мизбон тавре кор мекунанд, ки мо онро пурра намефаҳмем."

Як риштаи биологияи синтетикӣ ҳадафи коҳиш додани ин пешгӯинашавандаро тавассути эҷоди организмҳои ҳадди ақали "шасси", ки ҳамчун заминаҳои бетараф ва хуб тавсифшуда пешбинӣ шудаанд, ки дар онҳо схемаҳои генетикӣ сохтан мумкин аст. Масалан, Институти Ҷ. Крейг Вентер (JCVI), ки аз ҷониби пешрави якхела оид ба пайдарпайии геном таъсис ва роҳбарӣ карда шудааст, як генро дар як вақт аз геном хориҷ кардааст. Mycoplasma genitalium, бактерия бо хурдтарин геноми ҳуҷайравии маълум, барои муайян кардани маҷмӯи хурдтарин генҳо, ки барои иҷрои вазифаҳои асосии худтаъминкунандаи мубодилаи моддаҳо ва репликатсияи ҳуҷайра заруранд. Аз 482 генҳои сафедакунандаи организм (одамҳо тахминан 20,000 ген доранд), гурӯҳи Вентер тахмин задаанд, ки 265 то 350 ген барои зинда мондан лозим аст. Онҳо нақша доранд, ки геноми тағирёфтаеро, ки аз ин маҷмӯи минималӣ иборат аст, синтез кунанд ва ба он кӯч кунанд Микоплазма ҳуҷайраҳое, ки геномҳои онҳо хориҷ карда шудаанд, организмеро ба вуҷуд меоранд, ки онҳо "laboratorium Mycoplasma" меноманд..

Дигар муҳаққиқон ба сохтани хромосомаҳои шасси диққат медиҳанд."Тасаввур кунед, ки агар шумо як пораи ДНК дошта бошед ва шумо ҳама чизро дар бораи он медонистед - ҳеҷ сирре набуд" мегӯяд Силвер. Лабораторияи вай бо Институти Вентер барои таҳияи як хромосомаи сунъии ширхӯрон кор мекунад, ки дар он равандҳои мураккаби танзими генҳои ширхӯрон пурратар тавсиф ва фаҳмида мешаванд. Аввали соли равон муҳаққиқони Донишгоҳи Ню-Йорк ва Ҷонс Ҳопкинс аз эҷоди як хромосомаи хамиртуруши сунъӣ эълон карданд, ки тақрибан аз шаш ҷуфти пойгоҳи генетикӣ барои осон кардани генҳо ворид ва хориҷ кардани генҳо тағир дода шудааст. Хромосомаи сунъӣ қадами аввалин дар сохтани хамиртуруши синтетикӣ мебошад, ки тамоми геномаш ба ҳамин монанд аз нав тарҳрезӣ шудааст.

Чунин таҷдиди азими геном инчунин ба имкониятҳои радикалӣ мусоидат мекунад. Масалан, лабораторияи калисо барои тағир додани коди генетикӣ кор мекунад. Ҳама мавҷудоти зинда дорои мошинаҳои ҳуҷайравӣ мебошанд, ки дастурҳои ДНК-ро тафсир мекунанд ва пайдарпаии се нуклеотиди кодонҳоро ба аминокислотаҳо, ки сафедаҳо ташкил медиҳанд, харита мекунанд. Дар соли 2011, гурӯҳи Черч хабар дод, ки он ба таври оммавӣ муҳандисиро аз нав сохтааст E. coli геном, иваз кардани ҳар як мисоли кодони "TAG" бо "TAA" (ниг. "Ҳаёт: Версияи таҳриршуда", ноябр-декабри 2011, саҳифаи 14). Ҳарду кодонҳои қатъӣ мебошанд, ки нишон медиҳанд, ки як қатор дастурҳои генетикӣ ба итмом расидаанд, аммо ҳар як кодон бо истифода аз мошинҳои гуногуни ҳуҷайра тафсир карда мешавад. Вақте ки кодони "TAG" ҳоло нест шуд, муҳаққиқон мошинеро, ки тарҷумаи онро иҷро мекарданд, нест карданд. Дар сурати набудани он, агар вирус ба организми муҳандисӣ ҳамла кунад - номи "rE. coli" - кодонҳои вирусии "TAG" нодида гирифта мешаванд, ки кӯшиши сирояти онро нобуд мекунад. Истифодаи техникае, ки ба монанди онҳое, ки "rE сохтаанд. coli," мегӯяд Черч, шояд рӯзе муҳандисии одамон имконпазир бошад, ки ба ин монанд аз вирус озод бошанд.

"Имрӯз мо дар марҳилаи илм ва технология ҳастем, ки мо одамон метавонем он чизеро, ки табиат аллакай ба даст овардааст, такрор кунем ва сипас такмил диҳем" гуфт Черч дар муқаддимаи китоби илмии оммавӣ, ки ӯ ҳаммуаллифӣ кардааст, Регенезис: Чӣ гуна биологияи синтетикӣ табиат ва худи моро аз нав ихтироъ мекунад. "Мо низ метавонем ғайриорганикиро ба органикӣ табдил диҳем. Мо низ метавонем геномҳоро хонем ва тафсир кунем ва инчунин онҳоро тағир диҳем. Ва мо низ метавонем гуногунии генетикиро ба вуҷуд орем ва ба миқдори зиёди он, ки табиат аллакай тавлид кардааст, илова кунем."

Зиндагӣ дар ришта

Лоиҳаҳои чунин ҳаҷм ба бисёре аз мушоҳидакунандагон таваққуф мекунанд. Мозаикаи фрескаҳои динӣ, ки аз нав тартиб дода шудаанд ва аз нав якҷоя карда шудаанд, сарпӯши калисои калисоро оро медиҳанд Регенез, ҷойгир кардани забон ва тасвире, ки аксар вақт дар мубоҳисаи оммавӣ дар бораи ин соҳа бартарӣ дорад. Дар китоби худ, Руст тасвир мекунад, ки чӣ гуна мафҳумҳои "дизайн", ки аз муҳандисӣ ба биологияи синтетикӣ ворид карда мешаванд, баъзан резонансҳои диниро нигоҳ медоранд, махсусан дар робита бо истилоҳҳои "офариниш". Дар соли 2008, Радиолаборатория бахши биологияи синтетикӣ таҳти унвони "Тарҳрезии интеллектуалӣ?"

Яке аз ташвишовартарин амалҳои фароғати биологӣ дар соли 2002 рӯй дод, вақте ки муҳаққиқон тавонистанд тавассути синтези геноми он вируси зинда ва сироятии фалаҷи атфолро тавлид кунанд. Дар соли 2005, муҳаққиқони марказҳои назорат ва пешгирии бемориҳо усулҳои шабеҳро барои барқарор кардани вируси масъули пандемияи зукоми испанӣ дар соли 1918 истифода карданд. Дар соли 2006 бо истифода аз суроғаҳои хусусӣ ва шахсияти хабарнигорон аз The Guardian тавонистанд, ки як сегменти хурди геноми вирусро тавассути почтаи электронӣ фармоиш диҳанд, гарчанде ки барои ҷамъ овардани тамоми геном ва ба ҳаёт овардани вирус таҷҳизоти иловагӣ ва таҷрибаи иловагӣ лозим мешуд.

Дарвоқеъ, ҳадди мантиқии осон кардани муҳандисии биология дар он аст, ки ҳар кас ин корро карда метавонад. Дар иншо дар соли 2007, "Ояндаи биотехнологии мо", ки дар нашрия нашр шудааст Шарҳи китобҳои Ню Йорк, физик Фриман Дайсон ба саноати ҳисоббарорӣ қиёс карда, ҷаҳонеро пешгӯӣ кард, ки дар он муҳандисии генетикӣ аслан бозии кӯдакон аст. "Қадами ниҳоӣ дар хонасозии биотехнология бозиҳои биотехнологӣ хоҳад буд," навиштааст ӯ, "ба мисли бозиҳои компютерӣ барои кӯдакони то синни кӯдакистон тарҳрезӣ шудааст, аммо на бо тасвирҳо дар экран, балки бо тухм ва тухмиҳои воқеӣ бозӣ мекунанд."

Кеннет А. Ойе, доктори илмҳои филологӣ мегӯяд: "Аз биологияи синтетикӣ душвориҳои мушаххас ба миён меоянд". '83, профессори сиёсатшиносии MIT. "Модулярӣ ва бозсозӣ монеаҳоро барои паҳншавӣ коҳиш медиҳад ва потенсиали организмҳои сунъӣ равишҳои кӯҳнашудаи танзимро фароҳам меорад, ки ба рӯйхатҳои стандартии организмҳои хатарноки ваҳшӣ асос ёфтаанд."

Oye бо биологҳои синтетикӣ кор мекунад, то саволҳои бехатарӣ ва бехатариро омӯзад, ки аз ҷониби технологияҳои нав ҳамчун як қисми Маркази тадқиқоти муҳандисии синтетикии биология ё Synberc, ки аз ҷониби Фонди Миллии Илм маблағгузорӣ карда мешавад (NSF). "Ман боварӣ дорам, ки муҳандисон ва олимон бояд масъулиятро барои ҳал кардан ё ҷалб кардани хатарҳое, ки бо чизҳои эҷодашон алоқаманданд, қабул кунанд" мегӯяд ӯ. "Бо "масъулият" он чизе, ки ман дар назар дорам, таваҷҷӯҳи фаъол дар муайян кардан ва анҷом додани тадқиқот барои муайян кардани мушкилоти эҳтимолӣ аст, на танҳо посух додан ё вокуниш ба мушкилоте, ки дигарон ба миён мегузоранд."

Нигарониҳои дуҷониба оид ба бехатарӣ ва амният, ки охирин ба пешгирии истифодаи бадхоҳона нигаронида шудааст, биологҳои синтетикӣ ва сиёсатмадоронро водор кардааст, ки имкониятҳо ва мушкилоти соҳаи навро аз наздик тафтиш кунанд. "Ман фикр мекунам, ки чизе, ки ҳам олимон ва ҳам шунавандагони оддӣ фаромӯш мекунанд, ин аст, ки чӣ қадар муҳандисии бехатарӣ ба соҳаи баркамол дохил мешавад" мегӯяд Черч. "Шумо ба мошин менигаред ва дар хотир доред, ки онҳо камарбанди бехатарӣ, болишти пневматикӣ ва панҷараҳои шикасташаванда доранд. Инчунин чизҳои дигаре ҳастанд, ки шумо он қадар зиёд намебинед, ба монанди иҷозатномадиҳӣ, домҳои суръат ва нафаскашӣ. Дар соҳаи нав кор кардан душвортар аст, зеро шумо ҳатто намекунед бидонед он чизе ки шумо намедонед ва ин одамонро ба ваҳшат меорад."

Лабораторияи калисо ҳам дар таҳия ва ҳам озмоиши эквивалентҳои биологии камарбанди бехатарӣ, ки метавонанд ба организмҳои шассиҳои оянда тарҳрезӣ шаванд, фаъолона кор мекунад. "Мо организмҳои аз ҷиҳати генетикӣ тағйирёфтаро месозем, ки наметавонанд гурезанд ва ба экосистема таъсир расонида наметавонанд, зеро онҳо аз ҷиҳати генетикӣ ва метаболизм ҷудо шудаанд" гуфт ӯ. "Онҳо дар як риштаи хеле кӯтоҳанд." Бо як рамзи генетикии тағирёфта, ӯ мегӯяд, як организми синтетикӣ наметавонад ДНК-ро диҳад ва на қабул кунад, зеро он дастурҳои генетикиро аз хешовандони ваҳшии худ фарқ мекунад. Лабораторияи ӯ аз ҷиҳати генетикӣ аз нав сабтшуда "rE. coli" аллакай наметавонад беш аз чанд дақиқа бидуни таркиби арзон, ки танҳо дар лаборатория дастрас аст, зиндагӣ кунад, мегӯяд Черч. Гузашта аз ин, "мо организмҳои ба таври куллӣ аз нав сабтшуда сохта истодаем, ки аслан наметавонанд ДНК-и табииро аз муҳити худ истифода баранд, зеро он бояд тавассути дастгоҳҳои ҳуҷайравӣ коркард карда шавад, ки ин организмҳо намерасанд." Лабораторияи Коллинз як ҳалли дигареро таҳия карда, як "гузариши куштан"-и генетикиро таҳия кардааст, ки ба баъзе кимиёвӣ тавассути истеҳсоли сафедаҳои заҳролуд, ки ҳуҷайраро мекушад, ҷавоб медиҳад.

Дигар кафолатҳо барои биологияи синтетикӣ дар ҳоли таҳия ҳастанд ва бисёре аз онҳо, ба ҳамин монанд, худдорӣ мекунанд. Баъд аз The Guardian осонии фармоиш додани ДНК-и патогенҳоро фош карданд, ширкатҳои синтези ДНК ихтиёран консорсиумҳои муштаракро таъсис доданд, то фармоишҳоро бар зидди пойгоҳи додаҳои патогенҳои маълум ва токсинҳо тафтиш кунанд ва рафтори шубҳанокро қайд кунанд. Ҳама рақибон дар озмуни биоинженерии iGEM бояд лоиҳаҳои худро барои баррасӣ аз ҷониби кумитаи бехатарӣ пешниҳод кунанд, ки он бо гурӯҳҳо барои тағир додани лоиҳаҳое, ки боиси нигаронӣ мешаванд, кор мекунад ва якчанд агентиҳои федералӣ инчунин барномаҳои таълимиро барои ҳассосияти рақибон ба масъалаҳои амнияти биологӣ сарпарастӣ кардаанд.

Дар ҳақиқат, мегӯяд Ойе, биологияи синтетикӣ дар роҳи инкишоф додани он чизест, ки вай "фарҳанги масъулият" номида мешавад. Ҳадафи он афзоиш додани чораҳои анъанавии танзимкунанда аст, ба гуфтаи ӯ ва метавонад ҳам ба табиати танзим ва чӣ гуна андешаи муҳаққиқон дар бораи лоиҳаҳои пешгирифтаашон таъсир расонад. Масалан, вақте ки Silver and Way як гурӯҳеро роҳбарӣ кард, ки цианобактерияҳоро барои самараноктар тавлид кардани қанд тавассути фотосинтез таҳия кардааст, дастаи онҳо ва гурӯҳи Oye машқи муштараки арзёбии хатарро анҷом доданд. Экологҳо, микробиологҳо ва танзимгарон аз Агентии ҳифзи муҳити зист ҷамъ омаданд, то оқибатҳои экологии озодшавии организмҳои муҳандисӣ бо таваҷҷӯҳ ба рақобат бо бактерияҳои ваҳшӣ, инчунин интиқоли эҳтимолии генҳо ва эволютсияро муҳокима кунанд.

"Бо "фарҳанги масъулият" он чизеро, ки ман дар назар дорам, ҷорӣ кардани маҷмӯи арзишҳо ва ахлоқи одоб аст" мегӯяд Ойе. “Дар муддати тӯлонӣ, он фарқияти зиёдеро ба бор меорад. Он дар намудҳои лоиҳаҳое, ки одамон тасмим мегиранд, фарқ мекунад. Ин аз ҷиҳати омодагии онҳо ба ҳамкорӣ бо дигарон барои пешгирӣ кардани фаъолияти бад ва такя кардан ба тарафи ошкорбаёнӣ ва рафтори масъулиятнок фарқ мекунад."

Тасаввур кардани оянда

Саволҳои масъулияти илмӣ дар солҳои 1970-ум, вақте ки олимон ба омӯхтани тарзи идора кардани генҳои организмҳо шурӯъ карданд, нигарониҳои шабеҳ пайдо шуданд. Дар соли 1974, муҳаққиқоне, ки дар муҳандисии генетикӣ кор мекарданд, барои арзёбии таъсири кори онҳо мораторияи ихтиёрӣ гирифтанд, мораторий, ки бо даъвати конфронси муҳими Асиломар дар соли 1975 оид ба ДНК-и рекомбинант ба анҷом расид. Дар он ҷо як гурӯҳи биологҳои пешқадами молекулярӣ чораҳои муҳофизати соҳаи навро муҳокима намуда, роҳҳои тадқиқотеро, ки набояд пеш гирифта шаванд, муайян карданд ва ба стратегияи худсаронаи нигоҳдорӣ барои коҳиш додани хатари гурехтани организмҳои муҳандисӣ аз лаборатория қарор доданд.

Вақтҳои охир даъватҳои дуюми Асиломар барои ҳалли имкониятҳои нави биологияи синтетикӣ вуҷуд доштанд, аммо ба назари баъзе нозирон, конфронси зуд-зуд даъватшаванда ба ниёзҳои кунунӣ мувофиқат намекунад. Дар очерк дар мачмуаи дар пешистода Манзараҳои орзуҳои муосир: тасаввуроти иҷтимоӣ-техникӣ ва тавлиди қудрат, ки чӣ тавр давлатҳо нақшҳои илм ва технологияро ба таври гуногун консептуализатсия мекунанд, ассистенти профессори Донишгоҳи давлатии Аризона Ҷ. Бенҷамин Ҳурлбут, доктори илм. '10, таъсири он чизеро, ки ӯ "Асиломар-дар хотира" номидааст, меомӯзад ва ҳуҷҷатгузорӣ мекунад, ки чӣ гуна конфронс - дар замони худ баҳсбарангез - ҳамчун намунаи масъулият ва маҳдудияти илмӣ арзёбӣ шудааст. "Асиломар ҳамчун муваффақият ёдовар мешавад, зеро дар бозгашт шаклҳои муҳими мустақилияти илмӣ нигоҳ дошта шуданд ва аз он биологияи тавонои молекулавӣ ва биотехнология пайдо шуд, ки оқибатҳои хуби иҷтимоӣ ва иқтисодӣ дошт" гуфт ӯ. "Аммо оқибатҳои иҷтимоӣ ва сиёсӣ низ буданд, ки мо онҳоро ба даст меовардем, зеро он саволҳо дар он вақт қасдан як сӯ гузошта шуда буданд."

Иштирокчиёни Асиломар тақрибан комилан биологҳои молекулавӣ буданд ва дар натиҷа, доираи мубоҳисаи конфронс хеле танг шуд, мегӯяд профессори илм ва технологияи Пфорцхаймер Шейла Ҷасанов - мушовири хатмкардаи Ҳурлбут ва муҳаррири Манзараҳои орзуҳои муосир- дар китоби худ дар соли 2005 Тарҳҳо дар бораи табиат: илм ва демократия дар Аврупо ва Иёлоти Муттаҳида. Асиломар ҳадафмандона саволҳои ахлоқӣ ва биотерроризмро қавс мезад, мегӯяд ӯ. Дар масъалаҳои ҳуқуқӣ иштирокчиёни конфронс пеш аз ҳама ба танзими маҳсулот ва арзёбии хатарҳо тамаркуз карда, саволҳои бештари умумиро дар бораи равандҳое, ки тавассути онҳо организмҳо офарида шудаанд, канор гузоштанд.

Мушкилтар аз ҳама, мегӯяд Ҳурлбут, Асиломар чунин ақидаро дар назар дошт ва тақвият дод, ки олимон аз рӯи дониши махсуси худ беҳтарин мавқеъ доранд, то муайян кунанд, ки кадом масъалаҳое, ки аз муҳандисии генетикӣ бармеоянд, таваҷҷӯҳи шоиста доранд - тафаккуре, ки имрӯз боқӣ мемонад. "Дар хатар аст, ки мо чӣ гуна савол медиҳем, ки чӣ бояд кард" гуфт ӯ. "Мо чӣ гуна ояндаи технологӣ мехоҳем? Мо дар чӣ гуна ҷаҳон зиндагӣ кардан мехоҳем ва чӣ гуна лоиҳаҳо дар соҳаи илм ва технология саҳм гузошта метавонанд ва бояд саҳм гузоранд? Ин як мушкили хеле душвор аст, аммо ин мушкили он нест, ки кӣ беҳтар медонад илмй хисси он ки кй дониши бехтарин дорад. Ин саволест, ки кӣ дар а демократй ҳисси он, ки чӣ тавр мо дар бораи он ки барои мо хуб аст, саволҳо медиҳем."

Ҷасаноф ҳушдор медиҳад, ки дар муқоиса бо ташаббусҳои таҳқиқотии қаблан аз ҷониби федералӣ маблағгузоришуда, ба монанди Лоиҳаи Геномии Инсон ва Ташаббуси Миллии Нанотехнология, Synberc барои муҳаққиқони беасос барои омӯзиши оқибатҳои ҳуқуқӣ, иҷтимоӣ ва ахлоқии биологияи синтетикӣ имконоти камтари маблағгузорӣ дорад. Муфаттишони асосии консорсиум (ҳоло 13 нафар, аз ҷумла Силвер ва Калис) аз панҷ шарики донишгоҳии барнома - Донишгоҳҳои Калифорния дар Беркли ва Сан-Франсиско, инчунин Стэнфорд, Ҳарвард ва MIT интихоб карда мешаванд ва онҳо ба онҳо номзад ва овоз медиҳанд. тасдиқ дигар муҳаққиқони фаръии Oye ягона тадқиқотчии ибтидоӣ аст, ки муҳандис нест,.

"Дар ин кишвар, ба назар чунин мерасад, ки мо назорати худро сохтор карда истодаем, то ба илмҳо ва технологияҳое, ки мо онҳоро назорат карданӣ ҳастем, бештар ва бештар ворид шавем" мегӯяд Ҷасанов. "То як дараҷа, модели кӯҳнаи худтанзимкунӣ, ки аз давраи Асиломар дар биологияи молекулавӣ бармеояд, дубора ҷорӣ карда мешавад ва барои назорати ҷамъиятӣ ҳатто камтар ҷой дорад." Дар як симпозиуми соли 2009 дар Вашингтон, Колумбия, таҳти унвони "Имкониятҳо ва мушкилот дар соҳаи пайдоиши биологияи синтетикӣ", вай якчанд саволҳои чаҳорчӯбиро барои соҳаи рушдёбанда пешниҳод кард. "Чӣ тавр мо ба инноватсия маъно медиҳем? Кӣ барои оқибатҳои хуб ва бад масъул аст, ”пурсид вай. "Кӣ метавонад ояндаро тасаввур кунад?"

Як ҷавоби дақиқ аз фаъол Вандана Шива омадааст, ки дар эъломияи "Принсипҳои назорати биологияи синтетикӣ", ки аз ҷониби гурӯҳи экологии "Дӯстони Замин" интишор шудааст, оварда шудааст. "Биологияи синтетикӣ, мавҷи навбатии муҳандисии генетикӣ," навиштааст ӯ, "ба ширкатҳои тухмӣ, пестисидҳо ва нафт имкон медиҳад, ки ҳаётро аз нав тарҳрезӣ кунанд, то онҳо аз он пули бештар ба даст оранд." Дар ҳақиқат, дар нуқтаи моликият, биологияи синтетикӣ ихтилофҳои амиқро нишон медиҳад. Баъзе риштаҳои биологияи синтетикӣ бо идеалҳои кушодаасос зич алоқаманданд. Бунёди BioBricks рисолати дастрас кардани қисмҳои биологии худро дорад ва дар он OpenWetWare, версияи саҳроии Википедия, бо протоколҳои таҷрибавӣ ва ноутбукҳои лабораторӣ, баъзан бо тафсилоти мукаммал ҷойгир аст. Баръакси ин, Институти Вентер барои патент ба геномҳои ҳадди ақали "Laboratorium Mycoplasma" муроҷиат кардааст, ки дар посух ба мушкилоти ҳуқуқӣ оварда мерасонад.

Ҷавоби дуюм аз баъзе пайравони эҳтимолии ин соҳа меояд. Ҷамъияти биологияи худат (DIYbio) ё "биохаккер" дар як таҳаввул ба метафораи писандидаи соҳаи компютерӣ, худро пас аз зерфарҳанги ҳакерии барномасозӣ тарҳрезӣ мекунад ва ҳадафи он табдил додани муҳандисии генетикиро ба фаъолияте, ки ҳаводорон метавонанд дар он анҷом диҳанд. хонаҳо ё гаражҳои онҳо. Дар рӯйхати кушодаи почтаи электронӣ бо сатрҳои мавзӯъ ба монанди "Системаи электрофорези гелии арзон?" ва "Лутфан коғаз лозим аст" таҷрибаомӯзони он маслиҳатҳо ва ҳилаҳои муҳандисии генетикиро иваз мекунанд. Ҳакерҳои коммуналӣ барои таълим додани усулҳои асосии лаборатория семинарҳо мегузаронанд. Гарчанде ки баъзе биохакерҳо дар лаборатория нав ҳастанд, бисёриҳо омӯзиши назаррас ва ҳатто дараҷаҳои пешрафтаи биология доранд. "Аз бисёр ҷиҳат, ман фикр мекунам DIYbio дар бораи он аст, ки шумо дар куҷо тадқиқот мекунед, на он ки шумо кӣ ҳастед" мегӯяд Руст, ки оғози ҳаракати Кембриҷро дар соли 2008 мушоҳида кардааст. "Бо гузаронидани тадқиқоти биологӣ дар хона, биохакерҳо роҳи биотехнологияро дар 30 соли охир - ҳаракат ба илми бузург, ба патенти қисмҳои биологӣ интиқод мекунанд."

Воқеан, дар эссе бо номи "A Biopunk Manifesto", биохаккер Мередит Паттерсон зарурати илми шаҳрвандиро баҳс кард (ниг. "Популяр Илм", январ-феврали 2014, саҳифаи 54). "Биопункҳо аз маҳдудиятҳои таҳқиқоти мустақил изҳори таассуф мекунанд, зеро ҳуқуқи мустақилона ба фаҳмиши ҷаҳони атрофи худ як ҳуқуқи бунёдии инсон аст" гуфт ӯ. "Биёед, биёед якҷоя таҳқиқ кунем."

Санҷиши биологияи синтетикии Роршах

Аз ибтидои биологияи синтетикӣ, таҷрибаомӯзони он ҳеҷ гоҳ аз мубодилаи ҳадафҳои баланди худ шарм намекарданд. Истифодаи биология метавонад маънои сӯзишвории нав, пластмасса ва маҳсулоти ғизоиро дошта бошад, ки молекулаҳои гуногуни маводи мухаддир ва ваксинаҳои зудтар таҳияшуда. Усулҳои дақиқтар барои таҳрири геном маънои онро доранд, ки терапияи генҳо пас аз нокомиҳои барвақт ҳамчун варианти табобати беморӣ босуръат инкишоф меёбад. Мумкин аст, ки дере нагузашта аз нав муҳандисии намудҳое, ки аз байн рафтаанд, имконпазир гардад. Силвер мегӯяд: "Биологияи синтетикӣ одамонро эҳсос мекунанд, ки онҳо метавонанд дар бораи чизҳо орзу кунанд ва таваккал кунанд". Вай яке аз шиорҳои ин соҳаро мисол меорад: «Биологияи муҳандисӣ ба манфиати ҷаҳон».

Пас, тааҷҷубовар нест, ки биологияи синтетикӣ ба тасаввуроти ҷамъиятӣ чунин таъсири беандоза дорад. Бунёди Миллии Илм ташаббусеро бо номи "Эстетикаи синтетикӣ" сарпарастӣ кардааст, ки олимони тадқиқотиро бо тарроҳон ҷуфт мекунад, маҳсулоти ибтидоии он баҳори имсол дар як китоби қаҳвахона бо ҳамон ном нашр шудааст. Нахустин ҷашнвораи филмҳои биологияи синтетикӣ, ки дар соли 2011, 130 пешниҳодро ҷалб кард ва дуввумин моҳи октябр дар Вена баргузор мешавад. Имсол, iGEM 245 коллеҷ ва 54 дастаи мактаби миёнаро ҷалб кард, ки тахминан 15,000 донишҷӯ, омӯзгор ва мушовирон аз оғози он ҳамчун курси январ дар MIT дар соли 2003 дар озмун ширкат варзиданд. Соли гузашта, дар як маъракаи аз ҷониби мардум маблағгузорӣшуда лабораторияи ҷамоатӣ дар Сан-Франсиско бо номи BioCurious тақрибан ним миллион доллар ҷамъоварӣ кард, то растаниҳоеро, ки тухмиҳои дурахшон доранд, тирамоҳи имсол ба бозор хоҳанд расид.

Ин ғазаб баъзе мунаққидонро водор кардааст, ки ин соҳаро на бештар аз таблиғ рад кунанд. "Ба монанди дигар соҳаҳои нав ва муосир, биологияи синтетикӣ он қадар суст муайян карда шудааст, ки он метавонад ба ҳама одамон мисли ҳама чиз монанд шавад" қайд карда шудааст хусусияти соли 2009 дар Ахбори табиат. Тавре ки дотсенти MIT оид ба муҳандисии кимиё Кристала Пратер дар мақола таҷҳиз карда буд, "Агар шумо аз панҷ нафар хоҳиш кунед, ки биологияи синтетикиро муайян кунед, шумо шаш ҷавоб хоҳед гирифт."

Шояд дар асл, биологияи синтетикӣ фазое бошад, ки дар он олимон ва ҳам олимон тасаввуроти худро тарҳрезӣ мекунанд. Барои биологҳо ин маънои аз нав дида баромадани метафораро дорад. Агар ҳуҷайра компютер бошад ва генҳо схемаҳо бошанд, пас табиати менежерияи нав чӣ гуна хоҳад буд? Дар дигар ҷойҳо дар шуури ҷамъиятӣ биологияи синтетикӣ дар маркази баҳсҳои зиёди иҷтимоӣ дар бораи нақши дурусти илм ва техника қарор гирифта, тарзи муқарраршудаеро, ки биология анҷом дода шудааст, таъкид мекунад ва аксар вақт вайрон мекунад ва ба саволи он ки чӣ гуна аст, ҷавоб талаб мекунад. Баъдӣ.

Новобаста аз нияти аслии биологҳои синтетикӣ, ин соҳа ба озмоиши илмии Роршах табдил ёфтааст, ки аз қисмҳои баробар навовариҳои илмӣ ва маҷмӯи умеду нигарониҳои коллективии ҷомеа иборат аст. Тавре ки Ҳурлбут мегӯяд, "биологияи синтетикӣ камтар аз як гурӯҳ одамоне, ки биниш доранд, як соҳа ё маҷмӯи технологияҳост."

Шояд дуруст аст, ки биологияи синтетикӣ ҳаёти худро ба худ гирифтааст.

Таҷдидшуда 29 августи соли 2014: Ишораи нодуруст ба физик Фриман Дайсон ҳамчун барандаи ҷоизаи Нобел хориҷ карда шуд. Мо аз хато пушаймонем.


T7 Tagging дар биологияи синтетикӣ - Биология

Қобилияти пешгӯии рафтори системаҳои биологии мо ба пешрафти биоинженерӣ ва биотиббӣ ба таври ҷиддӣ халал мерасонад.Мо наметавонем таъсири тағирёбии генотипро ба фенотип пешгӯӣ кунем ва рафтори миқёси калонро аз таҷрибаҳои миқёси хурд экстраполятсия карда наметавонем. Усулҳои омӯзиши мошинсозӣ ба наздикӣ ба сатҳи нави камолот расиданд ва қодиранд бидуни фаҳмиши муфассали механикӣ қудрати пешгӯии заруриро таъмин кунанд. Бо вуҷуди ин, онҳо барои омӯзиш миқдори зиёди маълумотро талаб мекунанд. Миқдор ва сифати маълумоти заруриро танҳо тавассути омезиши биологияи синтетикӣ ва автоматикунонӣ истеҳсол кардан мумкин аст, то ки гуногунии зиёди системаҳои биологӣ бо такрористеҳсоли баланд тавлид шавад. Сармоягузории устувор дар чорроҳаи биологияи синтетикӣ, омӯзиши мошинсозӣ ва автоматизатсия биологияи пешгӯишавандаро пеш мебарад ва алгоритмҳои такмилёфтаи омӯзиши мошинро ба вуҷуд меорад.

Мактубхо
SelProm: Воситаи интихоби вектори ифодаи дархостшаванда ва пешгӯишаванда барои Escherichia coli
  • Адриан Ҷ. Ҷервис,
  • Пабло Карбонелл,
  • Сандра Тейлор,
  • Реҳана Сунг,
  • Марк С. Дунстан,
  • Кристофер Ҷ. Робинсон,
  • Райнер Брейтлинг,
  • Эрико Такано, ва
  • Найҷел С. Скруттон*

Прототипсозии зуд ва оптимизатсияи ифодаи генҳои рекомбинантӣ дар асоси плазмид яке аз қадамҳои калидӣ дар рушди системаҳои биоинженерии бактериявӣ мебошад. Аксар вақт генҳо ё модулҳои генҳои сершумор бояд якҷоя ифода карда шаванд ва бо ин мақсад системаҳои плазмиди индуксиони мувофиқ таҳия карда шудаанд. Бо вуҷуди ин, системаҳои ифодаи индуксионӣ дар равандҳои саноатӣ аз сабаби арзиши мамнӯъашон маъқул нестанд ва аз ин рӯ, табдил ба системаҳои ифодаи конститутсионӣ аксар вақт талаб карда мешавад. Дар ин ҷо мо маҷмӯи плазмидҳои конститутсионӣ-экспрессиро барои ин мақсад пешниҳод мекунем, ки бо истифода аз генҳои флуоресценти репортер муқоиса карда шудаанд. Барои боз ҳам осон кардани табдили байни системаҳои экспрессияи индуксионалӣ ва конститутсионӣ, мо SelProm-ро таҳия кардем, як воситаи тарроҳӣ, ки ҳамчун анбори қисмҳои қувваи ифодаи плазмидҳо хидмат мекунад ва қоидаҳои интиқолро байни плазмидҳои конститутсионӣ ва индуксивӣ тавассути муқоисаи моделҳо ва омӯзиши мошин пешгӯӣ мекунад. Воситаи SelProm дар http://selprom.synbiochem.co.uk ройгон дастрас аст.

Мақолаҳо
Системаи автоматикии интихоби биомодел (BMSS) барои тарҳрезии схемаҳои ген
  • Ҷинг Вуи Ёо,
  • Кай Бун Иван Нг,
  • Ай Ин Тех,
  • ҶингЮн Чжан,
  • Вай Кит Дэвид Чи , ва
  • Чуе Лу Пох*

Сохтани як схемаи мураккаби генҳои функсионалии иборат аз қисмҳои гуногуни биологии модулӣ барои ноил шудан ба иҷрои дилхоҳ бидуни фаҳмиши дурусти рафтори модули инфиродӣ мушкил боқӣ мемонад. Барои ҳалли ин масъала, моделҳои математикӣ ҳамчун воситаи муҳим барои тафсири беҳтар тавассути муайян кардани миқдори кори схемаи генҳо, пешниҳоди фаҳмишҳо ва роҳнамоии тарҳҳои таҷрибавӣ хидмат мекунанд. Азбаски схемаҳои генҳои гуногун метавонанд барои ба даст овардани рафтори динамикии муваққатии онҳо муаррифии истисноии математикии гуногунро дар шакли муодилаҳои дифференсиалӣ талаб кунанд, мушкилоти такроршаванда дар таҳияи модел интихоби модели мувофиқ мебошад. Дар ин ҷо, мо як системаи автоматии интихоби биомоделро (BMSS) таҳия кардем, ки китобхонаи моделҳои қаблан муқарраршударо бо хусусиятҳои интуитивӣ ё ғайриоддӣ, ки аз доираи васеи профилҳои ифода ба даст омадаанд, дар бар мегирад. Интихоби моделҳо дар асоси меъёрҳои иттилоотии Akaike (AIC) сохта мешавад. Мо платформаи автоматиро бо истифода аз маълумоти тавсифи системаҳои индуксионии мунтазам истифодашаванда, системаҳои ифодаи конститутсионӣ ва якчанд системаҳои гуногуни дарвозаҳои мантиқӣ (НА, AND ва Ё дарвозаҳо) озмоиш кардем. BMSS барои ҳамаи маҷмӯаҳои гуногуни тавсифи маълумот мувофиқати хуб ба даст овард ва муяссар шуд, ки мувофиқан модели мувофиқтаринро интихоб кунад. Барои имкон додани мубодила ва такрористеҳсоли моделҳои тарроҳии схемаи генҳо, платформаи BMSS инчунин диаграммаҳои схемаи генҳои мувофиқи Забони Синтетикии Биология (SBOL) ва файлҳои баромади Systems Biology Markup Language (SBML) -ро тавлид мекунад. Ҳама ҷанбаҳои алгоритм ба таври модулӣ барномарезӣ шуда буданд, то кӯшишҳоро дар васеъ кардани моделҳо ё мутобиқсозӣ аз ҷониби корбарон осон кунанд. Якҷоя гирифта, BMSS, ки дар Python амалӣ карда мешавад, ба корбарон дар ба даст овардани беҳтарин номзади модели математикӣ бо роҳи зуд, муассир ва автоматӣ бо истифода аз маълумоти тавсифи қисм/схем дастгирӣ мекунад.

SBOL-OWL: Равиши онтологӣ барои муаррифии расмӣ ва семантикии иттилооти биологияи синтетикӣ
  • Гөксел Мисрли* ,
  • Рене Тейлор,
  • Ангел Гони-Морено,
  • Ҷеймс Аластер Маклафлин,
  • Крис Майерс,
  • Ҷон Ҳ. Геннари,
  • Филлип Лорд, ва
  • Анил Випат

Намоиши стандартии маълумот калиди такрористеҳсоли тарҳҳо дар биологияи синтетикӣ мебошад. Забони кушоди синтетикии биология (SBOL) аллакай ҳамчун стандарти додаҳо барои муаррифии маълумот дар бораи схемаҳои генетикӣ пайдо шудааст ва он ба гирифтани маълумот бо истифода аз графикҳо асос ёфтааст. Забон синтаксисро бо истифода аз ҳуҷҷати матнии ройгон, ки танҳо барои одамон дастрас аст, таъмин мекунад. Дар ин мақола SBOL-OWL, онтология барои таърифи мошини фаҳмо SBOL тасвир шудааст. Ин онтология ҳамчун як қабати семантикӣ барои тарҳҳои схемаҳои генетикӣ амал мекунад. Дар натиҷа, воситаҳои ҳисоббарорӣ ба ғайр аз таҳлили додаҳои сохтории SBOL метавонанд маънои объектҳои тарроҳиро дарк кунанд. SBOL-OWL на танҳо тасвир мекунад, ки чӣ гуна схемаҳои генетикиро бо роҳи ҳисоббарорӣ сохтан мумкин аст, он инчунин истифодаи якчанд абзорҳои мавҷудаи семантикии вебро барои биологияи синтетикӣ осон мекунад. Ин ҳуҷҷат баъзе аз ин хусусиятҳоро нишон медиҳад, масалан, барои тасдиқи тарҳҳо ва тафтиши номувофиқатӣ. Тавассути истифодаи SBOL-OWL, дархостҳо метавонанд содда карда шаванд ва интуитивӣ шаванд. Ғайр аз он, далелҳои мавҷуда метавонанд барои ба даст овардани маълумот дар бораи тарҳҳои схемаҳои генетикӣ истифода шаванд, ки онҳоро бо истифодаи механизмҳои мавҷудаи дархост мустақиман дарёфт кардан ғайриимкон аст. Ин муаррифии онтологии стандарти SBOL дурнамои навро барои тафтиш, муаррифӣ ва пурсиши маълумот дар бораи схемаҳои генетикӣ фароҳам меорад ва барои ворид кардани иттилооти мураккаби тарроҳӣ тавассути ҳамгироии онтологияҳои биологӣ муҳим аст.

Қайдҳои техникӣ
PySBOL: Бастаи Python барои автоматикунонии тарҳрезии генетикӣ ва стандартизатсия
  • Брайан А. Бартли* ,
  • Кири Чой,
  • Мехер Саминени,
  • Зак Зундел,
  • Трами Нгуен,
  • Крис Ҷ. Майерс, ва
  • Герберт М. Сауро

Ин мақола pySBOL, китобхонаи нармафзор барои тарҳрезии компютерии системаҳои биологии синтетикиро дар забони скрипти Python пешниҳод мекунад. Ин китобхона интерфейси ба осонӣ истифодашаванда, ба объект нигаронидашудаи барномасозии барномаро (API) бо монеаи пасти воридшавӣ барои таҳиягарони барномаҳои биологияи синтетикӣ таъмин мекунад. Китобхонаи pySBOL имкон медиҳад, ки қисмҳо ва тарҳҳои генетикиро тавассути мубодилаи стандартии маълумот бо анбори қисмҳои биологӣ ва асбобҳои нармафзор, ки бо истифода аз забони кушоди синтетикии биология (SBOL) муошират мекунанд, истифода баранд. Илова бар ин, pySBOL идоракунии маълумотҳои ҷараёнҳои кории тарҳрезӣ-сохт-озмоиш-омӯзишро барои лабораторияҳои инфиродӣ ва инчунин гурӯҳҳои калони тақсимшудаи биологҳои синтетикӣ дастгирӣ мекунад. PySBOL инчунин ба корбарон имкон медиҳад, ки ба файлҳои SBOL маълумоти фармоиширо илова кунанд, то талаботи мушаххаси маълумоти тадқиқоти худро дастгирӣ кунанд. Ин васеъшавӣ ба корбарон кӯмак мекунад, ки занҷирҳои асбобҳои нармафзорро муттаҳид кунанд ва ҷараёнҳои корӣ барои барномаҳои нав таҳия кунанд. Ин хусусиятҳо ва дигарон китобхонаи pySBOL-ро ба воситаи арзишманд барои дастгирии амалияҳои муҳандисӣ дар биологияи синтетикӣ табдил медиҳанд. Дастурҳои ҳуҷҷатгузорӣ ва насбкуниро дар pysbol2.readthedocs.io пайдо кардан мумкин аст.

Муайян кардани тарҳҳои комбинаторӣ бо забони кушоди биологияи синтетикӣ (SBOL)
  • Николас Ронер* ,
  • Брайан Бартли,
  • Ҷейкоб Бил,
  • Ҷеймс Маклафлин,
  • Матто Покок,
  • Майкл Чжан,
  • Зак Зундел ва
  • Крис Ҷ. Майерс

Азбаски такмил додани технологияи синтези ДНК ва усулҳои васлкунӣ васлкунии комбинатории конструксияҳои генетикиро торафт дастрастар мекунад, усулҳои муаррифии сохторҳои генетикӣ низ бояд барои коркарди афзоиши экспоненсиалии фазои тарроҳии комбинаторӣ такмил дода шаванд. Бо ин мақсад, мо тавсеаи ҷомеаи қабулшудаи стандарти маълумоти SBOL-ро пешниҳод менамоем, ки барои рамзгузории муассир ва фасеҳи тарҳҳои комбинаторӣ имкон медиҳад. Ин васеъшавӣ сохторҳои маълумотро барои муаррифии тарҳҳои генетикӣ бо ҷузъҳои "тағйирёбанда" дар бар мегирад, ки онҳоро тавассути интихоби яке аз тарҳҳои алоқаманди бисёре барои қисмҳо ё сохторҳои генетикии мавҷуда амалӣ кардан мумкин аст. Мо қудрати намояндагии тамдиди тарроҳии комбинатории SBOL-ро тавассути омӯзиши мисолҳо дар бораи тарҳрезии роҳи метаболикӣ ва тарроҳии схемаи генетикӣ нишон медиҳем ва мо дар бораи тавсеаи асбоби нармафзори SBOLDesigner барои дастгирии корбарон дар эҷод ва тағир додани тарҳҳои комбинатории SBOL гузориш медиҳем.

TASBE Flow Analytics: Маҷмӯа барои таҳлили Cytometry Flow Calibrated
  • Ҷейкоб Бил* ,
  • Кассандра Оверни,
  • Аарон Адлер,
  • Фусун Яман,
  • Лиза Тиберио, ва
  • Мехер Саминени

Цитометрияи ҷараён як усули пурқувват барои ченкунии дақиқи баландсуръати флуорессенсия ва андозаи ҳуҷайра мебошад. Бо вуҷуди ин, истифодаи самараноки ин асбоб барои миқдори дастгоҳҳо ва схемаҳои биологияи синтетикӣ, дар маҷмӯъ, истифодаи дақиқи ҷараёнҳои кории мураккаби чандзинагӣ барои калибрченкунӣ, филтр ва таҳлил бо омори мувофиқро талаб мекунад. Бастаи TASBE Flow Analytics татбиқи ройгон, кушода ва дастраси чунин ҷараёнҳои корро дар шакле пешниҳод мекунад, ки барои таҳлили баландсуръати маҷмӯаҳои бузурги биологияи синтетикӣ пешбинӣ шудааст. Бо дарназардошти маҷмӯи намунаҳои таҷрибавӣ ва назорат, ин баста метавонад онҳоро барои баровардани маълумоти калибршуда, таҳлилҳо ва муқоисаҳои миқдорӣ, рақамҳои ба таври худкор тавлидшуда ва гузоришҳои муфассали ислоҳ ва ташхис дар шаклҳои ҳам барои инсон хондан ва ҳам барои мошин хондан коркард кунад. TASBE Flow Analytics-ро тавассути интерфейси оддии интерактивии Excel истифода бурдан мумкин аст, ҳамчун китобхонае, ки сеансҳои интерактивии Matlab, Octave ё Python-ро дастгирӣ мекунад ё ҳамчун ҷузъе, ки ба ҷараёнҳои кории автоматиконидашуда муттаҳид шудааст, истифода мешавад.

Мақолаҳо
Забони барномасозии мантиқӣ барои дастгоҳҳои ҳисоббарории кислотаи нуклеинӣ

Таҷҳизоти ҳисоббарории кислотаи нуклеинӣ барои фароҳам овардани доираи васеи барномаҳои биотехнологӣ, аз ҷумла зондҳои интеллектуалӣ барои таҳқиқоти биологияи молекулавӣ, монтажи пайвастагиҳои мураккаб дар in vitro, ташхиси дақиқи баланди беморӣ дар in vitro ва дар ниҳоят тераностикаи ҳисоббарорӣ дар дохили ҳуҷайраҳои зинда нишон медиҳанд. Ин гуногунии барномаҳо бо як қатор стратегияҳои амалӣ, аз ҷумла ҷобаҷогузории риштаи кислотаи нуклеинӣ, ҷойгиршавӣ ба субстратҳо ва истифодаи ферментҳо бо функсияҳои полимераз, никаза ва экзонуклеаз дастгирӣ карда мешаванд. Бо вуҷуди ин, воситаҳои мавҷудаи тарҳрезии ҳисоббарорӣ наметавонанд ин стратегияҳоро ба таври ягона ҳисоб кунанд. Ин мақола забони барномасозии мантиқиро пешниҳод мекунад, ки имкон медиҳад доираи васеи системаҳои ҳисоббарории кислотаи нуклеинӣ тарҳрезӣ ва таҳлил карда шаванд. Забон барномасозии стандартии мантиқиро бо назарияи нави муодила барои ифодаи мотивҳои молекулавии кислотаи нуклеинӣ васеъ мекунад. Он ба таври худкор мотивҳои мувофиқро, ки дар системаи пурра мавҷуд аст, муайян мекунад, то тағироти мушаххасеро, ки ҳамчун қоидаи мантиқӣ ифода шудааст, татбиқ кунад. Забон таърифи предикатҳои мантиқиро дастгирӣ мекунад, ки маҳдудиятҳоеро таъмин мекунанд, ки барои татбиқи қоидаи додашуда бояд қонеъ карда шаванд. Забон барои рамзгузории семантикаи системаҳои ҷобаҷогузории риштаҳои ядроӣ бо топологияҳои мураккаб дар якҷоягӣ бо ҳисоббарорӣ, ки аз ҷониби доираи васеи ферментҳо анҷом дода мешавад, ба қадри кофӣ ифоданок аст ва ба осонӣ ба стратегияҳои нави татбиқ васеъ карда мешавад. Муносибати мо барои чаҳорчӯбаи муттаҳидкунанда барои тарҳрезии дастгоҳҳои ҳисоббарории кислотаи нуклеинӣ замина мегузорад.

Ҷараёни кории ҳисоббарорӣ барои тавлиди автоматии моделҳои тарҳҳои генетикӣ
  • Гөксел Мисирли,
  • Трами Нгуен,
  • Ҷеймс Аластер Маклафлин,
  • Прашант Вайдянатан,
  • Тимоти С. Ҷонс,
  • Дуглас Денсмор,
  • Крис Майерс* , ва
  • Анил Випат*

Моделҳои ҳисоббарорӣ барои таҳияи системаҳои пешгӯии биологӣ ва васеъ кардани ин раванд барои системаҳои мураккаб муҳиманд. Моделсозии ҳисоббарорӣ аксар вақт барои сохтани моделҳо дониш ва маълумоти коршиносиро талаб мекунад. Равшан аст, ки эҷоди дастӣ моделҳо барои тарҳҳои калон миқёспазир нест. Сарфи назар аз якчанд равишҳои автоматикунонидашудаи сохтани моделҳо, методологияҳои ҳисоббарорӣ барои муттаҳид кардани донишҳо дар анбори тарроҳӣ ва раванди эҷоди моделҳои ҳисоббарорӣ то ҳол таъсис дода нашудаанд. Ин мақола ҷараёни кориро барои тавлиди автоматии моделҳои ҳисоббарории схемаҳои генетикӣ аз маълумоте, ки дар анборҳои тарроҳӣ бо истифода аз стандартҳои мавҷуда нигоҳ дошта мешаванд, тавсиф мекунад. Ин ҷараёни корӣ аз асбоби нармафзори SBOLDesigner барои сохтани моделҳои сохторӣ истифода мебарад, ки баъдан аз ҷониби API Repository Virtual Parts Repository бо истифода аз маълумоти Systems Biology Open Language (SBOL), ки аз анбори тарроҳии SynBioHub гирифта шудаанд, ғанӣ гардонида мешаванд. Пас аз он асбоби нармафзори iBioSim барои табдил додани ин тавсифи SBOL ба модели ҳисоббарорӣ, ки бо истифода аз Systems Biology Markup Language (SBML) рамзгузорӣ шудааст, истифода мешавад. Ниҳоят, ин модели SBML-ро бо истифода аз усулҳои гуногун тақлид кардан мумкин аст. Ин ҷараёни корӣ ба биологҳои синтетикӣ асбобҳои осони истифодашавандаро барои эҷоди системаҳои пешгӯии биологӣ пешкаш мекунад ва мураккабии сохтани моделҳои ҳисоббарориро пинҳон мекунад. Ин равишро метавон минбаъд ба дигар ҷараёнҳои кории ҳисоббарорӣ барои автоматикунонии тарҳрезӣ ворид кард.

Қайдҳои техникӣ
I B io S im 3: Асбоб барои тарҳрезии схемаи генетикӣ дар асоси модел
  • Леандро Ватанабе* ,
  • Трами Нгуен* ,
  • Майкл Чжан* ,
  • Зак Зундел* ,
  • Чжэн Чжан* ,
  • Кертис Мадсен* ,
  • Николас Ронер* , ва
  • Крис Майерс*

Асбоби iBioSim барои осон кардани тарҳрезии схемаҳои генетикӣ тавассути стратегияи тарроҳии моделӣ таҳия шудааст. Ин мақола хусусиятҳои наверо нишон медиҳад, ки ба асбоби тарҳрезии схемаи ДНК, таҳлили тарҳрезӣ ва синтези тарроҳӣ дохил карда шудаанд, ки ҳамаи онҳо метавонанд дар ҷараёни кор барои сохтани системаҳои схемаҳои нави генетикӣ истифода шаванд.

Нуқтаи назар
Чопи 3D барои истеҳсоли маводҳои зинда дар асоси биофилм
  • Сриккант Баласубраманян,
  • Мари-Ева Обин-Там, ва
  • Энн С. Мейер*

Биофилмҳои бактериявӣ шабакаҳои сеченакаи ҳуҷайраҳо мебошанд, ки дар матритсаи худидоракунии полимерии берун аз ҳуҷайра иборатанд, ки аз сафедаҳо, липидҳо, полисахаридҳо ва кислотаҳои нуклеинӣ иборатанд. Биофилмҳо метавонанд дар ҳама гуна сатҳи дастрас ҷойгир шаванд ва ба таъсироти гуногун, аз бемориҳои сироятӣ то таназзули кимиёвии заҳролуд оварда расонанд. Биофилмҳо сахтии баланди механикӣ нишон медиҳанд ва табиатан ба шароити номусоид, аз ҷумла мавҷудияти антибиотикҳо, ифлоскунандаҳо, маводи шустушӯй, ҳарорати баланд, тағирёбии рН ва ғайра таҳаммулпазиранд. Ин хусусиятҳо биофилмҳоро устувор мегардонанд, ки барои татбиқ дар муҳити динамикӣ, аз қабили биолединг, биоремедиатсия муфид аст. , истехсоли масолех ва тоза кардани оби партов. Мо ба наздикӣ як усули осон ва камхарҷро барои чопи 3D-и бактерияҳо тавсиф кардем ва ин технологияро барои чопи 3D-и биофилмҳои аз ҷиҳати генетикӣ муҳандисии Escherichia coli васеъ намудем. Платформаи чопи 3D-и мо аз химияи оддии алгинат барои чопи омехтаи биоинкҳои бактериявӣ-алгинат дар рӯи агар дорои калсий истифода мебарад, ки дар натиҷа гидрогелҳои капсулшавандаи бактерияҳо бо геометрияҳои гуногун ба вуҷуд меоянд. Бактерияҳо дар ин гидрогелҳо чанд рӯз бетағйир боқӣ мемонанд, шакли фазоӣ доранд ва қобили ҳаётанд. Чоп кардани бактерияҳои муҳандисӣ барои тавлиди биофилмҳои индуксионӣ боиси ташаккули сохторҳои чандқабатаи сеченака мегардад, ки ба табобатҳои сахти кимиёвӣ таҳаммул карда метавонанд. Равишҳои биологияи синтетикӣ ва илми моддӣ имкон медиҳанд, ки ба ин биофилмҳои чопшудаи 3D доираи васеи вазифаҳои муфидро илова кунанд. Дар ин мақола, мо доираи васеи барномаҳои ояндаро барои татбиқи биофилмҳои функсионалии чопшудаи 3D ба сохтани маводи зинда аз биофилм ба таври васеъмиқёс ва аз ҷиҳати экологӣ устувор тавсиф мекунем.

Мактубхо
Промоутери 5S rRNA барои Guide RNA Expression, ки таҳрири геномҳои CRISPR/Cas9-ро фаъол кардааст Aspergillus niger
  • Xiaomei Zheng,
  • Пинг Чжэн* ,
  • Кун Чжан,
  • Тимоти Си Кэрнс,
  • Вера Мейер,
  • Ҷибин Сан* , ва
  • Янхе Ма

Системаи CRISPR/Cas9 воситаи таҳрири геномҳои инқилобист. Бо вуҷуди ин, дар эукариотҳо, ҷустуҷӯ ва оптимизатсияи промоутери мувофиқ барои ифодаи дастури РНК як мушкилоти муҳими техникӣ мебошад. Дар ин ҷо мо як занбӯруғи аз ҷиҳати саноатӣ муҳим Aspergillus nigerро истифода бурдем, то нишон диҳем, ки гени 5S rRNA, ки ҳам дар эукариотҳо хеле ҳифз шудааст ва ҳам ба таври муассир ифода мешавад, метавонад ҳамчун промоутер РНК истифода шавад. Системаи таҳрири генҳо бо 100% суръати тағироти дақиқи генҳо дар байни даҳҳо трансформантҳо бо истифода аз ДНК-и донорҳои гомологии кӯтоҳ (40-bp) таъсис дода шудааст. Ин система инчунин барои тавлиди хромосомаҳои конструкторӣ татбиқ карда мешавад, ки онро нест кардани кластери генҳои 48 кб, ки барои биосинтези микотоксини фумонизин B1 лозим аст, шаҳодат медиҳад. Илова бар ин, ин система инчунин ба мутагенези ҳамзамон генҳои сершумор дар Нигери А. Мо интизорем, ки истифодаи гени 5S rRNA ҳамчун промоутер РНК метавонад ба таври васеъ барои муҳандисии асбобҳои эукариотии CRISPR/Cas9 самаранок истифода шавад. Илова бар ин, системае, ки дар ин ҷо гузориш дода шудааст, имкон медиҳад, ки хромосомаҳои конструкторӣ дар занбӯруғҳои моделӣ ва аз ҷиҳати саноат муҳим таҳия карда шаванд.

Фаъолсозии ба намуди ҳуҷайра хоси CRISPR бо Гузариш ба MicroRNA-Ҷавобгӯи AcrllA4

Протеинҳои зидди CRISPR дорои потенсиали танзими системаҳои CRISPR-Cas-ро ба таври мушаххас ба намуди ҳуҷайра доранд. Барои ба таври интихобӣ таҳрир кардани геном дар ҳуҷайраҳои мавриди ҳадаф, мо ифодаи AcrllA4, як ингибитори Streptococcus pyogenes Cas9-ро дар асоси фаъолияти эндогении microRNA (miRNA) назорат кардем. Мо як гузариши miRNA-и AcrllA4-ро тарҳрезӣ кардем, ки mRNA-и синтетикӣ мебошад, ки пайдарпаии пурраи миРНК-и худсарона дар минтақаи 5′-UTR дорад ва AcrllA4-ро рамзгузорӣ мекунад. Якҷоя бо комплекси РНК-и Cas9- ё dCas9-VPR, ин коммутатор ҳамчун фаъолкунандаи хоси Cas9 ё dCas9-VPR кор мекунад, ки вобаста ба миРНК-и ҳадаф нокаут ё фаъолшавии генро ба вуҷуд меорад. Бо дарназардошти miRNA-ҳои дохили ҳуҷайра, системаи шартии CRISPR-Cas9 ON, ки мо гузориш медиҳем, метавонад як воситаи пуриқтидорро барои барномаҳои терапевтӣ ва муҳандисии геномӣ дар оянда таъмин кунад.

Репрессия, фаъолсозӣ ва ҳисобкунии барномарезишавандаи CRISPR-Cas бо ҳадафҳо ва триггерҳои аз рӯи пайдарпай мустақил
  • Майк Ҷин,
  • Николас Гарро де Лубресс,
  • Янгюн Ким,
  • Ҷонгмин Ким* , ва
  • Пэн Ин*

Барномасозии Cas9-и аз CRISPR гирифташуда ҳамчун протеини ба пайдарпаии мушаххаси ҳадафи ДНК онро як воситаи пурқувват барои коркарди геномӣ дар таҳқиқоти биологӣ ва барномаҳои тарҷумавӣ кардааст. Фаъолияти Cas9 метавонад ба таври барномавӣ барои вокуниш ба кислотаҳои нуклеинӣ тарҳрезӣ карда шавад, аммо ин кӯшишҳо асосан ба назорати як-даромади Cas9 нигаронида шудаанд ва то ба наздикӣ, онҳо бо вобастагии пайдарпай байни қисмҳои РНК-и роҳнамо ва пайдарпаии ошкоршаванда маҳдуд буданд. Дар ин ҷо, мо на танҳо дастури шартии РНК-ро (cgRNA), ки чунин маҳдудиятҳои пайдарпайӣ надоранд, тарҳрезӣ ва пешниҳод мекунем, балки маҷмӯи пурраи ҳисобҳои мантиқиро бо истифода аз ин тарҳҳо дар вуруди пайдарпаии ДНК ва РНК, аз ҷумла AND, OR нишон медиҳем. , NAND ва NOR. Ташаккули системаҳои аз рӯи пайдарпайии ҳассоси кислотаи нуклеинӣ мустақили CRISPR-Cas9 бо қобилиятҳои ҳисобкунии мантиқии воридотӣ метавонад ба такмили муҳандисии геномӣ ва танзим ва инчунин сохтани схемаҳои синтетикӣ бо функсияҳои васеътар оварда расонад.

Мақолаҳо
Баргардонидани роҳи интиқоли электронии берун аз ҳуҷайра барои коҳиши ацетоин, ки ба электрод асос ёфтааст

Электросинтези микробҳо як технологияи пайдошудаест, ки иқтидори ҳамзамон захира кардани энергияи аз нав тавлидшуда, ислоҳи гази карбон ва тавлиди пайвастагиҳои органикии арзишманд мебошад. Бо вуҷуди ин, фаҳмиши маҳдуди роҳи электронҳо ба ҳуҷайра монеа барои таҳияи платформаи устувори электросинтези микробҳо боқӣ мемонад. Барои ҳалли ин мушкилот, мо роҳи интиқоли электронии берун аз ҳуҷайраро дар Shewanella oneidensis MR-1 истифода бурдем, то электроди берун аз ҳуҷайраро бо реаксияи коҳиши дохили ҳуҷайра пайваст кунем. Система сафедаҳои аслии Mtr-ро барои интиқоли электронҳо аз электрод ба ҳавзи хинони мембранаи дарунӣ истифода мебарад. Баъдан, электронҳо аз хинонҳо ба NAD+ тавассути NADH дегидрогеназаҳои модарӣ интиқол дода мешаванд. Ин кори баръакси дегидрогеназаҳои NADH аз ҷиҳати термодинамикӣ номусоид аст, аз ин рӯ, мо насоси протонии рӯшноиро (протеорходопсин) илова кардем, то қувваи протонро барои пешбурди ин фаъолият тавлид кунем. Дар ниҳоят, мо коҳиш додани ацетоинро ба 2,3-бутандиол тавассути дегидрогеназаи гетерологии бутандиол (Bdh) ҳамчун ғарқкунандаи электрон истифода мебарем. Bdh як фермент вобаста ба NADH аст, бинобар ин мушоҳидаи коҳиши ацетоин фарзияи моро дар бораи интиқоли электронҳои катодӣ ба NAD+ дохили ҳуҷайра дастгирӣ мекунад. Якчанд сатрҳои далелҳо кори дурусти системаи электросинтези муҳандисиро нишон медиҳанд: ҷараёни электрон аз катод ҳам аз мавҷудияти рӯшноӣ ва ҳам ацетоин таъсир мерасонад ва истеҳсоли 2,3-бутандиол ҳангоми мавҷудияти ҳам нур ва ҳам электроди устувор баландтарин аст. Истифодаи штамми заминавии норасоии гидрогеназа S. oneidensis боиси таносуби қавитар байни интиқоли электронҳо ва истеҳсоли 2,3-бутандиол гардид, ки аз он шаҳодат медиҳад, ки истеҳсоли гидроген дар заминаи навъи ваҳшӣ танӯраи электронии ғайриҳадаф аст. Ин система як қадами умедбахшро ба сӯи платформаи электросинтези микробҳои аз ҷиҳати генетикӣ муҳандисишуда ифода мекунад ва имкон медиҳад, ки тамаркузи нав ба синтези пайвастагиҳои мушаххасро бо истифода аз энергияи электрикӣ равона кунад.

Принсипҳои тарҳрезии қисмҳо ва ташкили фазоии схемаҳои генетикии синтетикӣ

Компартментизатсия аломати хоси системаҳои ҳуҷайра ва компонентест, ки дар эволютсия фаъолона истифода мешавад. Он инчунин дар биологияи синтетикӣ бо роҳҳои гуногун таҳия ва истифода мешавад. Гарчанде ки инҳо қобилиятҳои муҳими таҷрибавиро нишон доданд, фаҳмидани принсипҳои тарҳрезӣ, ки ба қисмбандии схемаҳои генетикӣ асос ёфтааст, душвор буд. Мо чаҳорчӯбаи системаро барои равшан кардани таъсири мутақобилаи байни табиати гардиши генетикӣ, ташкили фазоии бахшҳо ва ҳолати амалии онҳо (хуб омехта ё ба таври дигар) таҳия мекунем. Дар ин ҳолат, мо як қатор хусусиятҳои ғайричашмдоштеро, ки бо тақсим кардани схемаҳои синтетикӣ ва қолабӣ алоқаманданд, ошкор мекунем. Инҳо дар бар мегиранд (i) оқибатҳои тақсимоти схемаҳо, аз ҷумла мубодила ва чӣ гуна бартараф кардани онҳо, (ii) маҳдудиятҳои пинҳонӣ дар амалисозии схемаи тақсимшуда ва (iii) ҷалби хусусиятҳои нави схемаҳои тақсимшуда. Мо ба ин асос мегузорем, то барномаҳои намунавиро тафтиш кунем, ки принсипҳои тарроҳии бадастомадаро муттаҳид ва васеъ мекунанд. Андешаҳои мо, ки аз мулоҳизаҳои асосӣ ва умумии тақсимоти схемаҳои генетикӣ бармеоянд, дар доираи васеи танзимот мувофиқанд.

Муҳандисии метаболикии роҳи MEP дар Bacillus subtilis Барои баланд бардоштани биосинтези Menaquinone-7
  • Янвей Ма,
  • Дейл Д. МакКлюр,
  • Марк В. Сомервилл,
  • Николас В. Прошого,
  • Фарибаи Деҳғонӣ,
  • Ҷон М. Каванаг, ва
  • Николас В. Колеман*

Витамини К барои коагулятсияи хун муҳим аст ва дар саломатии устухон ва дилу рагҳо нақши муҳим мебозад. Menaquinone-7 (MK-7) як шакли витамини К аст, ки махсусан аз сабаби ним-ҳаёти дарози он дар гардиш муфид аст. MK-7-ро тавассути синтези органикӣ сохтан душвор аст ва аз ин рӯ одатан тавассути ферментатсия истеҳсол мешавад. Ҳадафи ин тадқиқот аз ҷиҳати генетикӣ тағир додани фарҳангҳои Bacillus subtilis барои баланд бардоштани ҳосили MK-7 ва кам кардани хароҷоти истеҳсолот буд. Мо 12 штаммҳои гуногуни B. subtilis 168-ро тавассути аз ҳад зиёд ифода кардани комбинатсияҳои гуногуни ферментҳои маҳдудкунандаи суръати Dxs, Dxr, Idi ва MenA сохтем. Мо афзоиши 11 маротиба афзоиши истеҳсолро дар штамм беҳтарин иҷро кардем, ки дар натиҷа 50 мг / л MK-7 шуд. Таҳлили метаболитҳо дар роҳи IspG ва IspH монеаҳои навро ошкор кард, ки роҳҳои оптимизатсияи минбаъдаро пешниҳод мекунанд. Ин кор фоиданокии Bacillus subtilis барои истеҳсоли саноатии пайвастагиҳои арзишмандро нишон медиҳад.

Оптимизатсияи истеҳсоли сафедаҳои рекомбинатии мембрана дар муҳандисии Escherichia coli Штаммҳои SuptoxD ва SuptoxR
  • Мирсини Мичу,
  • Чаралампос Капсалис,
  • Кристос Плиотас, ва
  • Георгиос Скретас*

Протеинҳои мембрана (МП) як қатор вазифаҳои муҳими биологиро дар ҳама организмҳои зинда иҷро мекунанд ва тақрибан нисфи ҳадафҳои ҳозираи кашфи маводи мухаддирро ташкил медиҳанд. Тавре ки дар мавриди сафедаҳои ҳалшаванда, бактерияи Escherichia coli ҳамчун як мизбони аз ҳад зиёд маъмул барои таҳқиқоти биохимиявӣ / сохтории сафедаҳои мембрана хидмат кардааст. Истеҳсоли сафедаи мембранаи рекомбинатии бактериявӣ, аммо маъмулан бо ҷамъшавии сусти ҳуҷайраҳо ва заҳролудшавии шадид барои мизбон монеъ мешавад, ки ба сатҳи пасти биомассаи ниҳоӣ ва ҳосили ҳаҷмии дақиқаҳо оварда мерасонад. Дар кори қаблӣ, мо штаммҳои муҳандисии E. coli-и SuptoxD ва SuptoxR-ро тавлид кардем, ки онҳо дар баробари экспрессияи генҳои эффектори djlA ё rraA мутаносибан метавонанд ситотоксикияти аз ҳад зиёд экспресссияи МП-ро фурў баранд ва ҳосили баландтари МП ба даст оранд. Дар ин ҷо, мо ба таври мунтазам экспрессияи аз ҳад зиёди генҳо ва шароити парваришро ҷустуҷӯ кардем, ки дар ин штаммҳо ҷамъшавии MP-ҳои бо мембрана ҳамгирошуда ва хуб печонидашудаи рекомбинантиро ба ҳадди аксар расонанд. Мо дарёфтем, ки дар шароити оптималӣ, SuptoxD ва SuptoxR ба истеҳсоли рекомбинатии ба таври назаррас мукаммалшуда барои намудҳои гуногуни МП, новобаста аз пайдоиши археалӣ, эубактериалӣ ё эукариотии онҳо ноил мешаванд. Ғайр аз он, мо нишон медиҳем, ки истифодаи ин штаммҳои муҳандисӣ имкон медиҳад, ки МП-ҳои рекомбинатии хуб пӯшонидашуда бо сифати баланд ва ҳосили баланд, ки барои таҳқиқоти функсионалӣ ва сохторӣ мувофиқанд, истеҳсол карда шаванд. Мо интизорем, ки SuptoxD ва SuptoxR мизбони ифодаи васеъ истифодашаванда барои истеҳсоли рекомбинати МП дар бактерияҳо хоҳанд шуд.

Маҷмаи хурди гетерологӣ дар Bacillaceae: Таъсиси ҷузъҳои зарурӣ барои ташаккули скафандр

Микрокомпартаментҳои бактериявӣ (BMCs) органеллҳое мебошанд, ки реаксияҳои мушаххаси биохимиявиро ҳам барои функсияҳои анаболӣ ва ҳам катаболикӣ доранд. BMC-ҳои аз ҷиҳати морфологии гуногун, ки дорои роҳҳои гетерологии ферментативӣ мебошанд, ҳосилнокии баландтари кимиёвии молиро нишон доданд, ки BMC-ро як маркази муҳими муҳандисии метаболикӣ мегардонад. Ба даст овардани назорати монтажи BMC ва ворид кардани бори гетерологии ферментативӣ дар термофилҳо ҳанӯз ба даст оварда нашудааст. Дар ин ҷо, мо онро аввал тавассути гузаронидани таҳлили муфассали биоинформатикии оперони истифодаи пропандиол (pdu) дар термофили Parageobacillus thermoglucosidasius ҳал мекунем. Сипас, мо дар vivo қобилияти ҷамъ кардани BMC-ҳои ватаниро дар ҳарорати баланди 60 °C нишон додем. Ифодаи гетерологии сафедаҳои қабати Pdu аз P. thermoglucosidasius дар Bacillus subtilis боиси ҷамъшавии BMC ягонаи қубурӣ бо дарозии миёнаи BMCs 1,4 мкм пас аз 20 дақиқа индуксияи экспрессияи оперонҳои ниҳонӣ ҷамъ оварда шуд. Ғайр аз он, мо нишон медиҳем, ки суперпапкаи мономерии GFP (msfGFP) -ро тавассути омезиши пайдарпаии N-терминали сафедаи истифодаи пропандиол (PduP) аз ҳадди аққал 24 аминокислотаҳо ба дохили қисм равона кардан мумкин аст. Ин тадқиқот имкони сохтани корхонаҳои ҳуҷайраро барои молекулаҳои хурд дар Bacillus ва Geobacillus spp. аз ҷониби гетерологии боркашонии BMC истеҳсол ва монтаж. Илова бар ин, тадқиқот тасдиқи таҷрибавӣ медиҳад, ки BMCs дар бактерияҳои термофилӣ тавлид мешаванд, ки барои таҳқиқоти оянда дар бораи бозгардонидани органеллҳои ватанӣ барои таъмини функсияҳои нав дар ҳарорати баланд роҳ мекушояд.

Рамзгузории симметрии калидӣ дар асоси таъсири мутақобилаи биоаффинӣ

Тадқиқоте, ки дар ин ҷо оварда шудааст, пули байни биохимия ва криптографияро нишон медиҳад. Таҳлилҳои ба фермент асосёфта дар методологияи нав, ки бо рамзҳо ва системаҳои рамзӣ алоқаманданд, истифода шуданд. Се таҳлили алоҳидаи ферментҳо, фосфатазаи сілтӣ (ALP) (EC 3.1.3.1), лизозим (EC 3.2.1.17) ва пероксидаза (HRP) (EC 1.11.1.7) барои сохтани калиди рамзгузорӣ бо мақсади рамзгузории паём. Бо интихоби параметрҳои муайян барои таҷриба, ки ҳамон тавре ки шахсе, ки паёмро қабул мекунад, иҷро карда мешавад, калидҳои дурусти рамзгузорӣ ва рамзкушоӣ истеҳсол карда мешаванд, ки дар натиҷа рамзгузорӣ ва рамзкушоии дурусти паём мешавад. Зарур аст, ки ҳарду тараф як таҷрибаро дар як шароит гузаронанд, то паёмро дуруст шарҳ диҳанд. Таҳлилҳои биоаффинӣ, махсусан таҳлилҳои ферментативӣ, механизми мушаххас, вале чандирро барои истифода барои рамзгузории паёмҳо таъмин мекунанд. Аз сабаби хусусияти ин раванд як қатор маҷмӯи параметрҳо мавҷуданд, ки онҳоро метавон интихоб кард, ки ҳар кадоми онҳо боиси тавлиди калиди гуногун шуда, амният ва устувории усулро баланд мебардоранд. Ин ҳуҷҷат нишон медиҳад, ки бо истифода аз ин консепсияи ташаккули калидҳои рамзгузорӣ бо истифода аз равиши ба биоаффиният асосёфта, кас қодир аст, ки паёмро дуруст рамзгузорӣ ва рамзкушоӣ кунад, ки метавонад барои дигар усулҳои биохимиявӣ асоснок бошад.

Таҳлили универсалӣ барои сохтани конфигуратсияҳои гибридии ДНК, РНК ва РНК-ДНК барои коркарди якмолекула дар ду ё се қадам бидуни лигат
  • Я-Ҷун Янг,
  • Суруди Лун,
  • Сяо-Конг Чжао,
  • Чен Чжан,
  • Вен-Цян Ву,
  • Хуи-Жуан ту,
  • Ханг Фу,
  • Эр-Чи Чжоу, ва
  • Син-Хуа Чжан*

Сарфи назар аз доштани гуногунии топологияҳо, аксари конфигуратсияҳои гибридии ДНК, РНК ва РНК-ДНК (RDH) барои коркарди якмолекула аз якчанд риштаҳои якқатораи (ss) ДНК ва ssRNA иборат буда, тамғаҳои функсионалии дар ду канори пайвастани рӯизаминӣ. Дар ин замина, мо як таҳлили оддӣ, қавӣ ва универсалии амплификация-тавсфкуниро (AA) таҳия кардем, ки ҳамаи ин конфигуратсияҳоро дар ду ё се марҳила бидуни реаксияҳои ҳозима ва ligation бесамар созанд. Ҳамчун мисол, мо ssDNA, ssDNA-и кӯтоҳ бо дастаҳои дуқабата (ds) ДНК, dsDNA бо дастаҳои ssDNA, ДНК/RDH/RNA-шакли репликатсионӣ, пайванди ҷашнии ДНК, ДНК-и се-сайти сершумор ва никдор, торсион- RNA/RDH маҳдуд ва ssRNA кӯтоҳ бо дастаҳои RDH. Илова ба усулҳои коркарди якмолекула, аз ҷумла пинцетҳои оптикӣ, пинцетҳои магнитӣ ва микроскопияи қувваи атомӣ, ин конфигуратсияҳоро дар дигар усулҳои пайвасткунии рӯизаминӣ низ татбиқ кардан мумкин аст.

Қайдҳои техникӣ
Муҳандиси B. subtilis Системаи промоутерҳои индуксионӣ бо диапазони динамикии зиёда аз 10 000 баробар
  • Себастян М. Кастилло-Мӯй,
  • Масая Фужита,
  • Олег А. Игошин ва
  • Ҷеффри Ҷ. Табор*

Bacillus subtilis модели пешбари бактерияи грам-мусбат ва шасси ба таври васеъ истифодашаванда барои истеҳсоли сафедаи саноатӣ мебошад. Бо вуҷуди ин, тадқиқоти B. subtilis бо набудани системаҳои промоторҳои индуксионӣ бо ихроҷи кам ва диапазони баланди динамикӣ маҳдуд аст. Дар ин ҷо, мо як системаи промоутерҳои индуксиониро дар асоси T7 RNA Polymerase (T7 RNAP), репрессори лактоза LacI ва промотори химерии PT7lac таҳия мекунем, ки ҳамчун нусхаи ягона дар геноми B. subtilis муттаҳид карда шудаанд. Дар сурати мавҷуд набудани IPTG, LacI T7 RNAP ва PT7lac-ро сахт репрессия мекунад ва ихроҷро кам мекунад. Иловаи IPTG фишори PT7lac-ро коҳиш медиҳад ва ҳамзамон экспрессияи T7RNAP-ро ба вуҷуд меорад, ки боиси ифодаи хеле баланди баромад мегардад. Бо истифода аз сафедаҳои флуоресценти сабз ва β-галактозидаза, мо тахмин мезанем, ки ин системаи LacI-T7 метавонад ифодаро бо диапазони динамикии беш аз 10 000 танзим кунад, ки то кунун бузургтарин гузориш барои системаи промоутерҳои индуксионии B. subtilis. Ғайр аз он, LacI-T7 ба консентратсияи шабеҳи IPTG ва бо кинетикаи шабеҳ ҳамчун системаи ба таври васеъ истифодашавандаи Phy-spank IPTG-индуктивӣ, ки мо нишон медиҳем, диапазони динамикии ҳадди аксар 300 дар заминаи генетикии шабеҳ вокуниш нишон медиҳад. Аз сабаби иҷрои аълои худ, системаи LacI-T7 мо бояд дар таҳқиқоти бунёдии биологияи B. subtilis ва биотехнология барномаҳои васеъ дошта бошад.

OpEn-Tag - қуттии абзорҳои оптогенетикии фармоишӣ барои ҷудо кардани сигнали зерҳуҷайравӣ
  • Вигнанд В.Д. Мюльхаузер,
  • Вилфрид Вебер ва
  • Ҷералд Радзивилл*

Ҷойгиршавии зерҳуҷайраҳои молекулаҳои сигнал аломати хос дар ташкили шабакаи сигнализатсия мебошад. OpEn-Tag як қуттии абзорҳои ҳадафманди эндомембранаи оптогенетикии модулӣ мебошад, ки имкон медиҳад, ки локализатсия ва аз ин рӯ, фаъолияти равандҳои сигнализатсия бо ҳалли фазо-вақтии оптогенетика тағир дода шавад. OpEn-Tag як системаи дукомпонентест, ки дар он (1) пептидҳои гуногуни ҳадафгиранда ба ҳам омехта шудаанд ва ба ин васила локализатсияи протеини криптохром 2-и CIBN-ро бо нишони mCherry пайвасткунанда ба самти эндомембранаҳои алоҳида ва (2) нури кабуди ситозоликӣ, флуоресцентӣ тамғагузорӣ мекунанд. криптохром 2 ҳамчун як блоки фармоишӣ, ки метавонад ба сафедаҳои манфиатдор омехта шавад. Омезиши OpEn-Tag бо ҳавасмандгардонии омили афзоиш ё истифодаи ду пайдарпаии лангари мембрана имкон медиҳад, ки равандҳои бисёрқабатаи интиқоли сигнал, ки дар ин ҷо барои сафедаи киназаи AKT нишон дода шудааст, тафтиш карда шавад.

Истеҳсоли сафедаи мембранаи пайваста ва сатҳи баланд дар асоси тарҳрезии bicistronic дар Escherichia coli
  • Нико Ҷ. Классенс* ,
  • Макс Finger-Bou,
  • Барт Шолтен,
  • Фредерик Муис,
  • Ҷонас Ҷ. де Гроот,
  • Ян-Виллем де Гиер,
  • Виллем М. де Вос, ва
  • Ҷон ван дер Оост

Escherichia coli ҳамчун микроорганизми платформа ҳам барои истеҳсоли сафедаи мембрана ва ҳам барои муҳандисии фабрикаи ҳуҷайра васеъ истифода шудааст. Усулҳои мавҷудаи истеҳсоли сафедаҳои мембрана дар ин организм индуксияи ифодаи генҳои мақсаднокро талаб мекунанд ва аксар вақт ба ҳосили ноустувор ва паст оварда мерасонанд. Дар ин ҷо, мо усулеро пешниҳод менамоем, ки промоутерҳои конститутсионӣ бо китобхонаи унсурҳои тарроҳии bicistronic (BCD) муттаҳид мешавад, ки имкон медиҳад оғози тарҷумаи бидуни индуктор ва танзимшуда барои истеҳсоли оптималии сафеда. Системаи мо истеҳсоли устувор ва конститутсионии сафедаҳои мембранаи бактериявиро бо ҳосилҳое, ки аз ҳосили бо E. coli Lemo21(DE3) ба даст овардашуда, стандарти тиллои кунунии истеҳсоли сафедаҳои мембранаи бактериявӣ баландтар аст, миёнаравӣ мекунад. Мо пешбинй менамоем, ки бо усули мо истедсоли муттасил, мукаммал ва дара-чаи баланди сафедадои мембрана ба омухтан ва истифода бурдани ондо дар заводдои инженерии хучайра мусоидат мекунад.

Чорчӯба барои Ассамблеяи модулӣ ва комбинатсияи схемаҳои генҳои синтетикӣ

Схемаҳои генҳои синтетикӣ аз давраҳои такрории тарҳрезӣ-созиш-озмоиш ба вуҷуд меоянд. Одатан, марҳилаи маҳдудкунандаи вақт раванди сохтмони ноҳиявӣ мебошад. Дар ин ҷо, мо схемаи иерархивии клонкуниро дар асоси усули монтажи густурдаи Гибсон пешниҳод мекунем ва маҷмӯи плазмидҳои сохташударо озодона дастрас мегардонем. Нақшаи дуқадамонаи модули клонкунии мо имкон медиҳад, ки содда, зуд, самаранок ва дақиқи схемаҳои генҳо ва китобхонаҳои микросхемаи комбинатории Escherichia coli ҷамъ карда шавад. Қадами аввал маҷмӯи воҳидҳои транскрипсияи Гибсонро аз қисмҳои таркибӣ ба плазмидҳои фосилавии инфиродӣ дар бар мегирад. Дар қадами дуюм, ин плазмидҳо бо маҷмӯи мушаххаси ферментҳои маҳдудкунанда ҳазм карда мешаванд. Минтақаҳои паҳлӯи дар натиҷа пайдошуда такрорӣ доранд, ки маҷмӯи дуюми Гибсонро ба як плазми ягона меоранд, то схемаи ниҳоӣ ба даст оранд. Ин равиш вақт ва пайдарпаии хароҷоти марбут ба сохтани схемаи генҳоро ба таври назаррас коҳиш медиҳад ва имкон медиҳад, ки васлкунии модулӣ ва комбинатории схемаҳо. Мо фоиданокии чаҳорчӯбаи худро тавассути васл кардани схемаи дукаратаи инвертер дар асоси CRISPR ва китобхонаи комбинатсияи шабакаҳои 3 гиреҳ нишон медиҳем.


Биологияи синтетикӣ: паҳлӯҳои зиёди полимеразаи T7 RNA

Split T7 RNA polymerase барои эҷоди схемаҳои генҳои синтетикӣ, ки аз равандҳои танзимкунандаи мизбон ҷудо карда шудаанд, роҳҳои нав фароҳам меорад - аммо ин фермент чанд маротиба метавонад тақсим карда шавад, аммо функсияро нигоҳ медорад? Тадқиқоти нав аз ҷониби Voigt ва ҳамкасбон (Segall-Shapiro ва дигарон, 2014) нишон медиҳад, ки он метавонад аз он ки шумо фикр мекунед, зиёдтар бошад.

Схемаҳои генҳои синтетикӣ як воситаи бебаҳо барои омӯзиши принсипҳои тарҳрезии шабакаҳои генҳои ватанӣ ва мусоидат ба биотехнологияҳои нав гардиданд (Роҳ. ва дигарон, 2014). Биологҳои синтетикӣ аксар вақт мекӯшанд, ки схемаҳоро дар доираи чаҳорчӯба созанд, ки кори муттасил ва устувори онҳоро дар як қатор ҳостҳо ва шароит фароҳам оварад. Бо вуҷуди ин, дар айни замон, ҳар як схема бояд бодиққат танзим ва дубора танзим карда шавад, то дар дохили як ҳости мушаххас дуруст кор кунад, ки ба давраҳои тарроҳии гаронбаҳо ва хулосаҳои эзотерикӣ оварда мерасонад. Дар натиҷа, муҳаққиқон барои таҳияи стратегияҳое, ки схемаҳои генҳои синтетикиро аз метаболизм ва танзими мизбон ҷудо мекунанд, маблағи зиёд сарф карданд. Дар кори охирини худ, Сегал-Шапиро ва дигарон (2014) ин мушкилотро тавассути васеъ кардани имкониятҳои системаҳои транскрипсияи ортогоналӣ дар Escherichia coli бо истифода аз мутантҳои порашудаи бактериофаг-Т7 РНК полимераза (T7 RNAP).

T7 RNAP бо биотехнология робитаи тӯлонӣ дошт ва бо паймонӣ ва фаъолияти транскриптсионии худ машҳур аст. Ин полимерази зербахши ягона транскрипсияро аз як промоутери хурди 17-bp, ки ба таври ортогоналӣ танзим карда мешавад, ба таври қавӣ бармеангезад. E. coli. Дар ин замина, ортогоналӣ маънои онро дорад, ки T7 RNAP генҳоро транскрипсия намекунад, ки аз ҷониби модарӣ идора карда мешавад. E. coli промоутерҳо ва полимеразҳои ватанӣ дар E. coli промоутери махсуси T7 RNAP-ро эътироф намекунад - ин ду системаи транскриптӣ ҳамдигарро танҳо мегузоранд. Ҷолиб он аст, ки T7 RNAP транскрипсияро чунон қавӣ мекунад, ки дар сурати беназорат мондан, он метавонад захираҳои ҳуҷайраро зуд тамом кунад ва боиси марги ҳуҷайра гардад. Аз ин сабаб, T7 RNAP дар бисёр ҳолатҳо истифода мешавад, ки барои ифодаи аз ҳад зиёди сафеда даъват мекунанд (Studier & Moffatt, 1986). Илова бар ин, тадқиқотҳое, ки пайвастшавии T7 RNAP бо промоутерро меомӯзанд, як ҳалқаи мушаххасро дар дохили фермент муайян карданд, ки бо промоутер байни ҷуфтҳои асосӣ -11 ва -8 тамоси мустақим мекунад. Ин ба як қатор кӯшишҳо оварда расонд, ки мутантҳои T7 RNAP бо хусусиятҳои тағирёфта ба промоутерҳои ортогоналӣ ба асл (Chelliserrykattil) тавлид шуданд. ва дигарон, 2001 ).

Бо назардошти таваҷҷӯҳи афзоянда ба рушди схемаҳои генҳои синтетикӣ, муҳаққиқон ба T7 RNAP таваҷҷӯҳи нав пайдо карданд. Ортогоналӣ, фаъолияти транскриптӣ ва қобилияти промоутер T7 RNAP ферментро барои истифода дар схемаҳои генҳои синтетикӣ беназир месозад. Муҳим он аст, ки ҳама гуна тағйироте, ки ба фермент ворид карда мешавад, функсияҳои имконпазири схемаҳоро зиёд мекунад. Масалан, мо ба наздикӣ як версияи тақсимшудаи T7 RNAP-ро дар якҷоягӣ бо мутантҳои хоси промоутер барои эҷод кардани китобхонаи транскрипсияи ВА дарвозаҳо истифода кардем (Shis & Bennett, 2013). Варианти тақсимшудаи T7 RNAP дар ибтидо ҳангоми тозакунӣ кашф шуда буд ва фаъол буданаш нишон дода шуд in vitro (Икеда ва Ричардсон, 1987). Дар ҳоле ки ядрои каталитикӣ ва домени ҳатмии ДНК ҳарду дар порчаи C-терминали тақсимшудаи T7 RNAP ҷойгиранд, порчаи N-терминал барои дароз кардани транскрипт лозим аст. Аз ин рӯ, агар ду нисфи тақсимшудаи RNAP T7 дар паси ду промоутерҳои гуногуни индуксионӣ ҷойгир карда шаванд, ҳарду воридот бояд фаъол бошанд, то ферментҳои функсионалӣ ва фаъол кардани гени поёнобро фаъол кунанд.Вақте ки мутантҳои ҷудошуда бо мутантҳои хоси промоутер муттаҳид карда мешаванд, китобхонаи дарвозаҳои транскриптӣ ВА сохта мешавад.

Сегал-Шапиро ва дигарон идеяи тақсимоти T7 RNAP-ро барои меъмории нави танзимкунанда як қадам пеш гузоред. Ба ҷои он ки ба як макони тақсимшуда, ки аллакай кашф шудааст, муаллифон аввал стратегияи мутагенези транспозониро ба тартиб дароварданд (Сегалл-Шапиро) ва дигарон, 2011) барои муайян кардани чор макони буриши нав дар дохили T7 RNAP. Бо ифода кардани тақсимоти T7 RNAP дар ду макони гуногун, онҳо RNAP-и сеҷонибаи T7-ро эҷод мекунанд - полимераз, ки барои фаъолият ҳар се зербахшро талаб мекунад. Муаллифон ба таври пешниҳодӣ порчаҳои ферментҳои сетарафаро ҳамчун "аслӣ", "алфа" ва "сигма" таъин мекунанд (расми 1) ва онҳо нишон медиҳанд, ки RNAP-и сеҷонибаи T7 на танҳо барои эҷоди дарвозаҳои 3-ва 3 истифода мешавад, балки хамчун «таксимкунандаи захирахо» хам кор мекунад. Ба ибораи дигар, фаъолияти транскрипсияи полимерази ҷудошуда метавонад тавассути маҳдуд кардани мавҷудияти порчаи аслӣ ва / ё алфа ё бо ифодаи порчаҳои иловагии сигма танзим карда шавад. Муаллифон стратегияҳоеро нишон медиҳанд, ки доғҳои маъмулро дар шабакаҳои генҳои синтетикӣ ба монанди заҳролудшавии мизбон ва тағирёбии рақами нусхаи плазмидӣ ҳисоб мекунанд.

Расми 1. Сегал-Шапиро ва дигарон кӯшишҳои қаблиро барои муҳандисии тақсимоти T7 RNAP тавассути тақсим кардани фермент дар ду макони нав барои эҷоди як маҷмааи транскрипсияи сеҷониба вусъат диҳед.

  • Якҷоя ифода кардани порчаҳои гуногуни сигма бо порчаҳои алфа ва аслӣ ба шабакаи дарвозаҳои транскрипсияи бисёрвазнии ВА имкон медиҳад.

RNAP сеҷонибаи T7, ки аз ҷониби Сегалл-Шапиро пешниҳод шудааст ва дигарон истифодаи T7 RNAP-ро дар схемаҳои генҳои ортогоналӣ васеъ мекунад. То ҳол, дар ҳоле ки T7 RNAP барои истифода дар схемаҳои генҳои синтетикӣ ҷолиб буд, натавонистани танзими фаъолияти он аксар вақт истифодаи онро пешгирӣ мекард. Тақсим кардани сафеда ба порчаҳо ва танзими комплекси транскрипсия тавассути мавҷудияти фрагментҳо танзими T7 RNAP-ро ба танзими полимеразҳои бисёрҷабҳаи прокариотики РНК наздиктар мекунад. Фрагментҳои сигма фаъолияти комплекси транскрипсияро ба мисли σ-омилҳо роҳнамоӣ мекунанд ва фрагменти алфа ба фаъолсозии транскрипсия ба мисли α-фрагментҳои полимеразҳои прокариотӣ кӯмак мекунад. Барои танзими иловагӣ, муаллифон қайд мекунанд, ки RNAP-и сеҷонибаи T7 метавонад минбаъд дар макони ҷудошавии қаблан кашфшуда тақсим карда шавад, то ферменти чор фрагментро эҷод кунад.

Танзими бештари нозукиҳо бо истифода аз тақсимоти T7 RNAP метавонад бо илова кардани доменҳои гетеродимеризатсия имконпазир бошад, ки метавонанд ассотсиатсияи мушаххаси порчаҳоро ба вуҷуд оранд. Ин стратегия барои мушаххасоти муҳандисӣ ва гуногунии сигналҳо дар роҳҳои ду ҷузъи сигнализатсия бомуваффақият татбиқ карда шудааст (Уитакер ва дигарон, 2012). Фаъолияти T7 RNAP инчунин метавонад бо истифода аз пораҳои сершумори сигма ҳамзамон ба промоутерҳои гуногун равона карда шавад, ҳамон тавре ки σ-омилҳо дар E. coli. Ниҳоят, схемаҳои генҳои синтетикӣ, ки асосан аз ҷониби T7 RNAP идора карда мешаванд, имкони схемаҳои генҳои ба осонӣ трансплантатсияшавандаро эҷод мекунанд. Схемаи генҳои синтетикӣ, ки комилан аз ҷониби T7 RNAP-и порашуда идора карда мешавад, нисбат ба таъсири мутақобилаи номаълум бо мубодилаи мизбон бештар аз мавҷудияти фрагментҳо вобаста хоҳад буд. Ин имкон медиҳад, ки прототипи босуръати схемаҳои генҳои синтетикӣ дар штаммҳои ба лаборатория мувофиқ ё системаҳои бидуни ҳуҷайра (Shin & Noireaux, 2012) пеш аз трансплантатсия ба мизбони дилхоҳ.


6 ХУЛОСА

Гузаштан аз тавсифи биология ба истифода бурдани он барои талаботи мо ҳамеша як қисми корхонаи биологӣ буд ва аз ин рӯ ҳамеша самтҳои асосии тадқиқоти биологиро инъикос мекард. Ҳамин тавр, азбаски биологияи молекулавӣ муддати тӯлонӣ кӯшиш мекард, ки механизмҳои молекулавиро, ки дар фаъолияти ҳуҷайра муҳиманд, кушояд, биотехнология аз ин дониш истифода кард ва баъзе аз ин механизмҳоро барои истеҳсоли кимиёвӣ, ферментҳо ва биофармацевтика қабул кард. Ҳоло, биологияи синтетикӣ як барномаи хеле шӯҳратпарастро дар сохтани объектҳои нави биологӣ дар сатҳи боз ҳам мураккабтар барои барномаҳои нав қабул мекунад.


Биологияи синтетики дар асоси бактериофаг барои омӯзиши бемориҳои сироятӣ

Инфексияҳои ба доруҳои гуногун тобовар таваҷҷӯҳи навро ба бактериофагҳо ба вуҷуд оварданд.

Биологияи синтетикӣ ба технологияҳои муҳандисии насли оянда имкон дод.

Фагҳои тарҳрезишуда ва қисмҳои ҳосилшуда парадигмаи нави зиддимикробӣ мебошанд.

Хабарнигорони ба бактериофаг асосёфта ба ошкор кардани микроорганизмҳои мушаххас иҷозат медиҳанд.

Компонентҳо аз фаг маҷмӯи асосии қисмҳоро дар қуттии асбобҳои биологияи синтетикӣ ташкил медиҳанд.

Аз замони кашфи онҳо, бактериофагҳо ба фаҳмиши мо дар бораи биологияи молекулавӣ ҳамчун системаҳои моделӣ саҳми бузург гузоштанд. Ғайр аз он, бактериофагҳо асбобҳои зиёдеро фароҳам овардаанд, ки соҳаҳои муҳандисии генетикӣ ва биологияи синтетикиро пешрафта кардаанд. Дар ин ҷо мо технологияҳои ба бактериофаг асосёфта ва татбиқи онҳоро дар омӯзиши бемориҳои сироятӣ баррасӣ мекунем. Стратегияҳои нави геномҳои муҳандисӣ имкон доранд, ки тарҳрезии фагҳои навро ҳамчун табобат, ташхис ва асбобҳо суръат бахшанд. Ҳарчанд аз замони кашфи онҳо тақрибан як аср сипарӣ шуда бошад ҳам, бактериофагҳо ба илмҳои муосири биологӣ, бахусус бо афзоиши бактерияҳои ба доруҳои гуногун тобовар ва таваҷҷӯҳ ба микробиома таъсири бузург доранд.


Биологияи синтетикӣ: Ба мошини зинда ворид шавед

(Табиат) &ndash Дар соли 2000, ду ҳуҷҷати муҳим инқилобро дар қобилияти мо барои тарҳрезии функсияҳои комилан нав дар дохили ҳуҷайраҳо оғоз карданд. Муаллифон ду схемаи электронӣ &mdash як осциллятор ва коммутатор &mdash гирифта, эквивалентро аз материяи зинда сохтанд. Ҳаёт ба мошин табдил ёфт. Барои бисёриҳо, аз ҷумла ман, ин як лаҳзаи амиқ буд: оғози соҳаи биологияи синтетикӣ. Ҳоло як корхонаи байналмиллалӣ бо иқтидори тағир додани ҳаёти мо, биологияи синтетикӣ аз синну сол ва сарҳадҳои ташкилӣ убур мекунад ва корпоратсияҳои калон, стартапҳои хурд, академикҳо ва коргаронро дарбар мегирад. Дар Синтетикӣ, муаррихи боистеъдоди илм София Руст мушоҳидаҳои худро дар бораи эволютсияи ибтидоии соҳа ва самараи ворид кардани худро дар ҳаёти кории биологҳои синтетикӣ дар Донишкадаи технологии Массачусетс дар Кембриҷ тавсиф мекунад.

Андешаҳо, андешаҳо ва мавқеъҳои баёнкардаи ин муаллифон ва блогҳо аз они онҳост ва ҳатман нуқтаи назари Китобхонаи тадқиқотии биоэтика ва Институти этикаи Кеннеди ё Донишгоҳи Ҷорҷтаунро ифода намекунанд.

Ахбори биоэтика


Мавзӯи асосӣ: Ба сӯи биологияи синтетикии васеъшаванда ва муҳандисии берун аз биореактор (BioSysBio 2009)

Одамон кайхо боз синбиои "Мактаби кухна"-ро мекунанд, албатта: ҷуворимакка (ки аз Теосинте омадааст), сагҳоро гиред. Аммо оё парвариши селекциявӣ воқеан ба ягон маъно ба биологияи синтетикии "мактаби кӯҳна" баробар аст? Вай даъво мекунад, ки онҳо ба синбио монанданд, зеро онҳо аз ҷониби инсон тарҳрезӣ шудаанд. Вай минбаъд баҳс мекунад, ки фарқияти асосӣ дар он аст, ки дар synbio шумо медонед, ки чӣ кор карда истодаед. Биологияи ғайрисинтетикӣ: ҷорӣ намудани сунъии курбачаҳои камиш дар Австралия, ки бесарусомонии азим аст. Нуқтаи ӯ ин аст, ки бузургтарин таҳдид ба гуногунии биологӣ ва саломатии инсон чизҳои умумиест, ки аллакай вуҷуд доранд.

Ҳамин тавр, нуқтаи синбио дар он аст, ки он метавонад чизҳоро шаффоф, муассир, боэътимод, пешгӯинашаванда ва бехатар гардонад. Чӣ тавр мо метавонем вақтро кам кунем ва эътимоднокии биосинтезро беҳтар кунем? қисмҳои стандартӣ, CAD, усулҳои зуд васл кардани қисмҳо ва ғайра. Аммо оё тарҳрезӣ миқёспазир аст? Барномаҳо ҳамеша қисмҳои мушаххаси барнома доранд, аммо дар ҳама барномаҳо маҷмӯи функсияҳои умумӣ ё эҳтимолӣ мавҷуданд.

Мантиқи транскриптӣ. Чаро транскриптҳои РНК? Бисёр шаклҳои гуногун мавҷуданд, он маҳдудиятҳои промоутерро пешгирӣ мекунад (ҳамҷинсияти ҷисмонӣ) ва бисёриҳо аз ҷониби ҷуфткунии пойгоҳи Уотсон-Крик идора карда мешаванд (ва аз ин рӯ тарҳрезӣ мешаванд). Шумо метавонед якчанд аттенюаторҳоро дар силсила ҷойгир кунед. Шумо инчунин метавонед антисенсҳои гуногунро якҷоя кунед, то дарвозаҳои гуногуни мантиқӣ созед.

Мантиқи протеин: Афзоиши ҷараён тавассути роҳи биосинтетикӣ. Фаъолиятҳои гуногуни ферментҳои гуногун & # 8211 гардиши гуногун. Аз даст додани субстрат тавассути ҷараёни об ба роҳҳои дигар. Ҳалли: сохтани исканҷа барои локализатсияи ферментҳо ва субстратҳо (ворид аз эукариотҳо). Сипас ӯ чанд вақт сарф кард, ки рекомбиназаҳо ва динамикаи инвертазаро тавсиф кунад.

Системаҳои таҳаввулшуда мураккаб ва нозук мебошанд. Организмҳои синбио бояд бо ҳамон номуайянӣ ва рақобат мисли организмҳои мавҷуда мубориза баранд. Якчанд вақт дар бораи табобати саратон бо бактерияҳо сӯҳбат мекард. Чаро бактерияҳо бартарӣ дар варамҳо мерӯянд? Консентратсияи беҳтари моддаҳои ғизоӣ, кам шудани назорати иммунӣ, суръати афзоиши дифференсиалӣ ва суръати дифференсиалии тозакунӣ. Дар одамон, бактерияҳое, ки озмуда шудаанд, микроорганизмҳои патогенӣ мебошанд, ки шуморо бемор мекунанд ва шумо дар бадан ба миқдори зиёди он ниёз доред. Як нафаре ҳаст, ки барои саратони масона истифода мешавад ва 85% муваффақият дорад.

Лутфан қайд кунед, ки ин мақола танҳо қайдҳои ман дар бораи презентатсия аст. Онҳо кафолат дода намешавад, ки дурустанд ва агар ба таври возеҳ баён нашуда бошанд, андешаҳои ман нестанд. Онхо фикру мулохизахои корфармоёнро инъикос намекунанд. Ҳар гуна хатогиҳое, ки шумо метавонед бо камоли хурсандӣ гумон кунед, ки аз они мананд ва ҳеҷ каси дигар нест. Ман хурсандам, ки хатогиҳоеро, ки шумо мебинед, ислоҳ кунам & # 8211 танҳо ба ман хабар диҳед!


6 Хулоса ва дурнамо

Таҳияи асбобҳои боэътимод ва бехатар барои интиқоли генҳо ҳадафи таъхирнопазир аст, масалан, барои табобати бемориҳои моногенетикӣ ва таҳияи равишҳои нави терапевтӣ. Дар солҳои охир, танҳо шумораи маҳдуди мошинҳои интиқолдиҳанда, ки барои барномаҳои in vivo мувофиқанд, муайян карда шуданд. Дар байни онҳо, AAV таваҷҷӯҳи зиёдро ба худ ҷалб кард, зеро бехатарӣ ва фаъолияти ин векторро тасдиқи се терапевт дар асоси AAV дастгирӣ мекунад. Бо вуҷуди ин, сарфи назар аз ин муваффақиятҳо, мо то ҳол аз доштани як воситаи интиқоли генҳои универсалӣ ва мутобиқшаванда дур ҳастем. Монеаҳои асосӣ мавҷудияти антителоҳои безараркунанда дар аксарияти одамон, зарурати беҳтар кардани ҳадафи бофтаҳо ва намудҳои ҳуҷайраҳо ва самаранокии маҳдуди интиқоли генҳоро дар бар мегиранд. Масъалаи аввал дар беморони хеле ҷавоне, ки системаи иммунии пурра омӯзонида нашудаанд ва аксаран барои антителоҳои зидди AAV серонегативӣ ҳастанд ё барои табобати сайтҳои қисман иммунитети ба монанди майна ё чашм нақши ночиз мебозад. Luxturna барои табобати гении ретиналӣ ва Zolgensma барои табобати атрофияи мушакҳои сутунмӯҳра дар кӯдакон аз ин ҷиҳат меваҳои паст овезон ба назар мерасанд. Бо вуҷуди ин, онҳо метавонанд дарро барои таҳия ва тасдиқи табобати иловагӣ дар асоси AAV кушода бошанд. Антиденаҳои моноклоналии терапевтӣ зиёда аз 30 сол пеш дар чунин вазъият буданд. Orthoclone OKT3 аввалин антителоест, ки барои истифодаи клиникӣ дар одамон тасдиқ шудааст, [234, 235], гарчанде ки он дар соли 2010 бо сабаби мавҷудияти табобатҳои алтернативӣ ва бехатартар аз бозор гирифта шуд. Бо вуҷуди ин, ба монанди Глибера, он стратегияи нави терапевтиро пешбарӣ кард. Пайдоиши мурғи OKT3 метавонад боиси вокунишҳои HAMA (антителоҳои зидди муши инсон) гардад, ки бо нишонаҳои сабуки ба ҳаёт таҳдидкунанда алоқаманданд. Аз ин рӯ, барои таҳия ва истеҳсоли антителоҳои терапевтии инсонӣ ё комилан инсонӣ кӯшишҳои зиёд ба харҷ дода шуданд. [236] Имрӯз, ин антителоҳо барои табобати намудҳои гуногуни саратон, бемориҳои дилу раг, бемориҳои сироятӣ ё бемориҳои аутоиммунӣ бомуваффақият истифода мешаванд. [237] Ба ин монанд, таҳвили генҳо дар асоси AAV барои таҳияи равишҳои нави терапевтӣ, аз қабили терапевтҳои ивазкунандаи генҳо, терапияи продрагии ферментҳои ба вирус нигаронидашуда ё стратегияҳои нави ваксина пешниҳод мекунад. Тасдиқи табобатҳо дар асоси AAV боиси афзоиши таваҷҷӯҳ ба биологияи бунёдии ин вирус ва муҳандисии AAV-ҳои нав бо функсияҳои беҳтар шудааст. Ҳардуи ин мавзӯъҳои тадқиқотӣ ба ҳам мепайванданд ва ҳамдигарро хуб пурра мекунанд. Фаҳмиши амиқтар, масалан, механизмҳои қабули ҳуҷайра ва қочоқи дохили ҳуҷайра барои тавлиди AAV-ҳо бо хосиятҳои мукаммали интиқол кӯмак хоҳад кард.

Ояндаи AAV ҳамчун воситаи интиқоли генҳои терапевтӣ аз он вобаста аст, ки оё татбиқи васеи AAV дар vivo имконпазир аст.

Омилҳои иловагие, ки бояд ба инобат гирифта шаванд ва аксар вақт дар муҳити таълимӣ нодида гирифта мешаванд, имконпазирӣ ва хароҷоти истеҳсоли AAV ва коркарди поёноб мебошанд. Стратегияҳое, ки ҳар се ҷанбаи асосиро муттаҳид мекунанд - муҳандисии AAV, татбиқи умумӣ дар vivo ва истеҳсоли имконпазир - барои ноил шудан ба дастовардҳои клиникӣ душвортарин, вале эҳтимолан муфидтарин мебошанд.

Дар ин ҷо, биологияи синтетикӣ асбобҳо ва консепсияҳои арзишмандро барои ҳалли мушкилоти асосӣ фароҳам меорад. Ворид кардани коммутаторҳои кимиёвӣ ва оптогенетикӣ ба тарҳҳои капсид дарро барои ҳадафгирии дақиқи вақт ва фазоии бофтаҳо ва ҳуҷайраҳо мекушояд. Ин тарҳҳо метавонанд минбаъд бо системаҳое, ки қобилияти интиқолро дар посух ба маркерҳои бемориҳои эндогенӣ, аз қабили протеазаҳои мушаххас ё сатҳи пасти рН дар микромуҳити омосҳо барқарор мекунанд, пурра карда шаванд. Чунин равишҳо метавонанд интиқолҳои ғайриҳадафро ба ҳадди ақал расонанд ва аз ин рӯ таъсири тарафҳоро ба ин васила баланд бардоштани самаранокии векторҳои вирусӣ гардонанд. Гузашта аз ин, коммутаторҳои синтетикӣ-биологӣ ифодаи танзимшаванда ва назоратшавандаи генро имкон медиҳанд, ки метавонад як воситаи умедбахш барои вақт, миқдор ва эҳтимолан кам кардани аксуламалҳои иммунӣ бар зидди гени терапевтӣ бошад. Мушкилоти иммунитети қаблан мавҷудбуда бар зидди AAV метавонад тавассути равишҳои гуногун ҳал карда шавад, ки аз он ҷумла эҷоди вариантҳои нав ё аҷдодии капсидҳо, ки аз эпитопҳои кунунии NAb, муҳандисии муҳофизати пинҳонӣ ё таҳияи гибридҳои комилан нави векторҳои вирусиро дар бар мегиранд. Бартарии намоёни равишҳои синтетикӣ-биологӣ модулӣ ва чандирии консепсияҳои тарроҳӣ мебошад, ки мутобиқсозӣ ва дӯхтани вариантҳои AAV-ро осон мекунад.

Озмоишҳои кунунии клиникӣ бо капсидҳои биоинженерӣ умедбахшанд ва эҳтимол як давраи нави таҳқиқот ва таҳияи AAV-ро оғоз хоҳанд кард. Омили муҳиме, ки ба таҳқиқоти оянда таъсир мерасонад ё ҳатто муайян мекунад, ин ҳамгироии фанҳои гуногун барои тарҳрезӣ ё эволютсияи мошинҳои насли ояндаи AAV мебошад. Ањмияти тањаввулоти байнисоњавї дар дигар соњањои илмї равшан аст. Омезиши биологияи молекулавӣ ва усулҳои биологияи ҳуҷайра бо усулҳои (био) кимиёвӣ, математикӣ, физикӣ ё техникӣ боиси пайдоиши фанҳои нав гардид, масалан, биологияи синтетикӣ, [155, 156, 238] муҳандисии микросистемаҳо, [239] -241 ] ва материалшиносӣ. [179, 242, 243] Тамоюли шабеҳро дар муҳандисии вариантҳои AAV барои ҳалли мушкилоти кунунии клиникӣ пешбинӣ кардан мумкин аст. Пешрафтҳо дар биологияи синтетикӣ метавонанд муҳандисии мошинҳои AAV-ро фароҳам оранд, ки берун аз тағиротҳои стандартии капсидҳо ва тарҳҳои кассетаҳои ифодакунанда мебошанд. Ҳарчанд шубҳаовар аст, ки тарҳҳои ҳозираи барвақт ба клиника ворид хоҳанд шуд, аммо онҳоро метавон ҳамчун як қадами аввал ба сӯи мошинҳои интиқоли генҳои насли оянда баррасӣ кард. Умеди аз ин вируси хурд бедоршуда бузург аст: синергетика байни тадқиқоти асосӣ, тарҳҳои оқилона ва эволютсионӣ ва муҳандисии синтетикӣ-биологӣ метавонад ба пайдоиши равишҳои нав ҳам барои беҳтар кардани табобати ҷорӣ ва ҳам барои мубориза бо бемориҳои то ҳол табобатнашаванда мусоидат кунад.


Видеоро тамошо кунед: АСАБОНИЯТ АВҶ МЕГИРАД. САБАБ ЧӢ АСТ? (Сентябр 2022).


Шарҳҳо:

  1. Vira

    Ман тасдиқ мекунам. Ҳама чизҳои дар боло зикршуда дурустанд. Биёед ин масъаларо муҳокима кунем.

  2. Cary

    Very useful message

  3. Kijinn

    Омӯзиш он чизест, ки пас аз фаромӯш кардани ҳама чизе, ки ба мо таълим дода шудааст, боқӣ мемонад. Агар савор шуданро дӯст доред, ба ҷаҳаннам равед. Занҳо бо гӯши худ дӯст медоранд ва мардон ҳар ҷое, ки лозим бошад, дӯст медоранд. Духтарам, ту фаронсавӣ мегӯӣ? Вақте ки ман аз тарабхона баромадам, ва ягон номард ба дасти ман қадам зад ...

  4. Camp

    At me a similar situation. Биёед муҳокима кунем.

  5. Gusar

    Албатта, узр мепурсам, аммо, ба назари ман, роҳи дигари ҳалли масъала вуҷуд дорад.

  6. Bardolph

    Rather valuable piece

  7. Shaktigul

    Ва ман ба он дучор шудам. Биёед ин саволро муҳокима кунем.



Паём нависед