Синтетичка биологија

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на прегледникот Прејди на пребарувањето

Синтетичка биологија е името за интердисциплинарна област на биологијата и инженерството .

Ова поле обединува голем број на дисциплини, а некои од нив се: молекуларна биологија, биотехнологија, генетско инженерство, системска биологија, биофизика, електрично инженерство, компјутерско инженерство, контролно инженерство и еволутивна биологија.

Дефиниција[уреди | уреди извор]

Со оглед на интердисциплинарноста на синтетичката биологија, не постои единствена дефиниција за овој термин. Некои од многубројните дефиниции се:

Синтетичката биологија претставува дизајнирање и конструкција на нови биолошки системи, уреди и градежни делови, како и редизајнирање на постојни природни системи за корисни цели[1]

или

Синтетичката биологија претставува инженерство во биологијата: синтеза на комплексни биолошки системи кои вршат функции кои не постојат во природата. Инженерска перспектива може да се примени во која било хиерархиска фаза на биолошки структури - од поединечни молекули до цели клетки, ткива и организми. Накратко, синтетичката биологија има за цел да овозможи дизајнирање на „биолошки системи“ на рационален и систематски начин " [2] .

Претходни наоди[уреди | уреди извор]

Развојот на одредени технологии беше од клучно значење за почеток и пораст на синтетичката биологија [3] :

Во 2003 година, Том Најт го создаде концептот BioBrick - стандардизирани ДНК секвенци што се применливи за контрола на синтетички биолошки кола ;

Технологијата на вештачко синтетизирање на гени, популарно наречена „ДНК printing“, овозможи да се создадат ДНК секвенци многу брзо и ефикасно во лабораториски услови;[4]

Развојот на методите за секвенционирање на ДНК овозможи да се дешифрираат геномите на организмите што се појавуваат во природата, а со тоа да се запознаат со секвенците кои можат да се користат во синтетичката биологија. Од друга страна, секвенционирањето на ДНК овозможува и одредување на низата на вештачки молекули на ДНК, како и дешифрирање на синтетичките системи и организми.[5]

Примена[уреди | уреди извор]

Биолошка пресметка[уреди | уреди извор]

Терминот биокомпјутер се однесува на конструиран биолошки систем способен за вршење на компјутерски операции. Со изградба на различни логички порти во бројни организми, се покажа дека клетките се способни да вршат едноставни логички операции.[6]

Биосензори[уреди | уреди извор]

Биозензорите претставуваат организми, најчесто бактерии, конструирани да известуваат за присуство на одредени надворешни фактори, како што се на пример, некои тешки метали.[7]

Трансформација на клетки[уреди | уреди извор]

Трансформацијата на клетката претставува можност за трансформација на клетка со вметнување на синтетички ДНК молекули или на целиот геном. По интеграцијата на синтетичкиот ДНК молекул, клетката се стекнува со нови способности или го менува својот фенотип.[8]

Синтеза на нови протеини[уреди | уреди извор]

Една од примените е и синтеза на нови протеини чија функција одговара или ја подобрува функцијата на веќе постоечки протеини. Еден од примерите е синтеза на трохеликсни снопови, кои, како хемоглобинот, врзува кислород, но не и јаглерод диоксид.[9] Исто така, на овој начин може да се постигне поевтина синтеза на индустриски ензими како и поголем принос. Еден пример во биотехнологијата е метаболичко инженерство и примена на бактериски рекомбинантен ДНК во хиперпродукција на производи кои можат да послужат како лековити средства или ензими .[10]

Синтетички живот[уреди | уреди извор]

Многу важна тема во врска со синтетичката биологија е синтетичкиот живот, односно вештачко создавање на живи суштества. „Вештачка клетка“ е целосно синтетичка клетка која би содржела макромолекули и би била во можност да зачува енергија, да одржува јонски градиент, да складира информации и да мутира. Ваква ќелија сè уште не е создадена.[11] Крег Вентер, со JCVI, успеал да изгради целосно синтетички геном, кој е вметнат во бактериска клетка без геном, по што клетката била во можност да расте и да се размножува.[12]

Останато[уреди | уреди извор]

Синтетичките нишки на ДНК можат да послужат за зачувување на дигитални информации [13] . Од друга страна, некои фундаментални истражувања се засноваат на проучување на ефектите од зголемувањето на бројот на нуклеотидните видови [14] и аминокиселините [15] кои влегуваат во составот на клетката. Една од потенцијалните примени на знаење во оваа област може да биде производство на ресурси потребни од астронаутите од супстанции испратени од Земјата. Производството од локалните ресурси може да биде значајно и при колонизирање на Марс.[16]

Биоетика и безбедност[уреди | уреди извор]

Синтетичката биологија покренува многу етички и безбедносни проблеми. Сепак, како повеќето од овие проблеми датираат од откривањето на генетската модификација и техниките за рекомбинација на ДНК, повеќето надлежности веќе имаат начин на кој тие го регулираат генетскиот инженеринг .[17] Некои од етичките проблеми се однесуваат на контрола и пристап до производи од синтетичка биологија, патентирање на живи организми и инженеринг на ембриони.[18]

Наводи[уреди | уреди извор]

  1. „Synthetic biology: biology by design“. Посетено на 18 март 2018.
  2. „Synthetic biology: promises and challenges“. Посетено на 18 март 2018.
  3. „A survey of enabling technologies in synthetic biology“. Посетено на 18 март 2018.
  4. „DNA Synthesis, Assembly and Applications in Synthetic Biology“. Посетено на 18 март 2018.
  5. „Designing biological systems: Systems Engineering meets Synthetic Biology“. Посетено на 18 март 2018.
  6. „Recent advances and opportunities in synthetic logic gates engineering in living cells“. Посетено на 21 март 2018.
  7. „A5SYNTHETIC BIOLOGY AND THE ART OF BIOSENSOR DESIGN“. Посетено на 21 март 2018.
  8. „Eureka! Scientists unveil giant leap towards synthetic life“. Посетено на 21 март 2018.
  9. „Design and engineering of an O(2) transport protein“. Посетено на 21 март 2018.
  10. „Toward metabolic engineering in the context of system biology and synthetic biology: advances and prospects“. Посетено на 21 март 2018.
  11. „A giant step towards artificial life?“. Посетено на 21 март 2018.
  12. „< Scientists Reach Milestone On Way To Artificial Life“. Посетено на 21 март 2018.
  13. „Next-Generation Digital Information Storage in DNA“. Посетено на 21 март 2018.
  14. „A semi-synthetic organism with an expanded genetic alphabet“. Посетено на 21 март 2018.
  15. „Expanding the Genetic Code for Biological Studies“. Посетено на 21 март 2018.
  16. „Synthetic Biology for Space Exploration: Promises and Societal Implications“. Посетено на 21 март 2018.
  17. „NEW DIRECTIONS The Ethics of Synthetic Biology and Emerging Technologies“. Архивирано од изворникот на 18 јануари 2017. Посетено на 21 март 2018.
  18. „The moral imperative to continue gene editing research on human embryos“. Посетено на 21 март 2018.

Надворешни врски[уреди | уреди извор]