Syntetiskt humant genom: Varför det är viktigt
Innehållsförteckning:
- Skriva det mänskliga genomet billigare
- Utmaningar för att få det att fungera
- Eventuella applikationer som kan komma ut ur detta projektområde från relativt normala till etiskt tvivelaktiga.
- Gruppen hoppas kunna starta sitt projekt senare i år med 100 miljoner dollar i finansiering från "offentlig, privat, filantropisk, industri och akademiska källor från hela världen. ”
Det är som saker av science fiction.
Starta upp datorn. Välj de egenskaper du vill ha - kanske bruna ögon eller musikalisk förmåga eller motståndskraft mot cancer.
AnnonsAdvertisementoch tryck på start.
En maskin i ditt labb börjar då att bygga upp de kemiska byggstenarna i DNA.
I slutet kommer du att ha hela genetiska koden - eller genomet - som behövs för att skapa en människa som är utformad enligt dina exakta specifikationer.
annonseringDetta scenario är inte möjligt nu, men en grupp forskare hoppas kunna göra det till en verklighet - eller åtminstone tekniskt genomförbar - inom 10 år.
Vissa kritiker är oroliga över denna teknik kan leda till designerbarn eller genetiska superhumans.
AnnonsAdvertisementMen forskargruppen säger att deras planer är mindre fantastiska, men precis som spelbyten för geneteknik.
Läs mer: Vad är genomics? »
Skriva det mänskliga genomet billigare
Det mänskliga genomet består av fyra kemiska underenheter - nukleotider - som utgör den genetiska koden för vårt DNA och gener.
Nukleotidernas specifika ordning bestämmer hur våra kroppar ser ut och fungerar - även om miljöförhållandena också har effekt.
Variationer i den genetiska koden kan leda till sjukdomar som Tay-Sachs sjukdom, cystisk fibros och jämn färgblindhet. Att modifiera dessa delar av genomet kunde bota dessa sjukdomar.
Forskare har redan förmågan att syntetisera, eller "skriva" segment av DNA från nukleotiderna.
Detta har gjorts med bakterier, virus och jäst. Och även kortare delar av mänskligt DNA.
Men inte tillräckligt snabbt eller tillräckligt för att syntetisera de 3 miljarder baspar som utgör hela mänskliga genomet.
AnnonsForskarna hoppas att det nya projektet kommer att ge samma typ av tekniskt stöd till att "skriva" DNA som Human Genome Project gjorde för att "läsa" vår genetiska struktur.
"Det primära målet med HGP-write är att minska kostnaderna för teknik och testning av stora (0,1 till 100 miljarder baspar) genomer i cellinjer med över 1 000 gånger inom 10 år" skrev gruppen 2 juni i tidskriften Science.
AnnonsAdvertisementDetta skulle inte bara omfatta det mänskliga genomet, men också andra organismer som är viktiga för jordbruk, folkhälsa och medicinska tillämpningar.
Läs mer: Forskare kan nu redigera ditt genom ett brev i taget »
Utmaningar för att få det att fungera
En av utmaningarna för att göra detta projektarbete är att få det färdiga genomet, eller en del av genomet, in i en värdcell. Denna värd kan vara en däggdjurscell eller en annan organism som bakterierna E.coli.
AnnonsAtt bygga ett genom från början är också mycket annorlunda än att ändra ett befintligt genom - något som kan göras nu med teknologier som CRISPR / Cas9.
Forskare kommer att behöva utforma genomet så att cellen håller på att fungera normalt. Detta kan vara hjälp av användningen av datorprogram. En av de viktigaste aktörerna på projektet är datorselskapet Autodesk.
Men ännu viktigare kommer det att kräva en större förståelse för vad varje del av genomet gör, och forskare börjar precis att klia på ytan.Gruppen hoppas dock att en "inlärning genom byggnad" -metod kommer att hjälpa dem att göra framsteg på detta område.
"Du känner till alla delar som behövs [för att göra en kromosom], så du tar dessa delar och bygger upp den igen. Om det är funktionellt ser du att du hade rätt, säger Torsten Waldminghaus, Ph.D., en syntetisk mikrobiolog vid LOEWE Center for Syntetisk Mikrobiologi i Tyskland, som inte är involverad i projektet.
Som det hände med det första mänskliga genomprojektet måste ny teknik utvecklas på vägen för att påskynda skrivprocessen. Och för att göra det billigare.
Forskarna skulle börja med att skriva mindre segment av genomet och arbeta upp till längre bitar. Detta kommer så småningom att ha spillover fördelar.
"Möjliga produkter kan vara långsamma att följa först men skriva DNA mer billigt och i stort sett göra forskare effektivare och mer omfattande i sitt arbete, vilket leder till praktiskt taget obegränsad potential för indirekta produkter", Danielle Tullman Ercek, Ph. D., en biokemisk ingenjör vid University of California, Berkeley, berättade Scientific American.
Läs mer: Genomics vs Genetics - En närmare titt »
Användningar för syntetiskt humant genom
Eventuella applikationer som kan komma ut ur detta projektområde från relativt normala till etiskt tvivelaktiga.
Ett av dessa pilotprojekt är skapandet av "ultrasäkra" celler som är resistenta mot virus och cancer.
Dessa kan vara i form av stamceller. Dessa testas redan som behandling för tillstånd som reumatoid artrit och lungsjukdomar.
Stamceller arbetar för att behandla sjukdomar eftersom de kan föröka sig snabbt. Men detta är också en egenskap av cancerceller. En av de långvariga oro över stamcellerna är att stamcellerna blir cancerösa.
Detta kan undvikas genom att designa stamceller med ett syntetiskt genom som är mindre benägna att mutera och orsaka cancer.
"En syntetisk biologisk variant kodad för att aldrig bli cancerframkallande skulle vara att föredra", säger Paul Freemont, Ph.D., chef för sektionen för strukturell biologi vid Imperial College London, New Scientist.
Ett syntetiskt genom kan också användas för att modifiera ett annat djurs genom. Organs från en "humaniserad" gris kan vara mer lämpade för transplantation till människor - mindre sannolikt att avvisas av människans immunförsvar.
Ett pilotprojekt kräver även att man skapar ett "referensgenom" som innehåller de vanligaste varianterna av alla gener.
Detta kan användas för att testa genvariationer en efter en för att se hur de påverkar kroppens funktion eller utvecklingen av en sjukdom.
"Du kan använda denna tomma skiffer, denna vanliga yoghurt av mänskligheten, till plats i de olika genen och ta reda på," berättade George Church, Ph.D., en professor i genetik vid Harvard University, New Scientist.
Läs mer: Stamcelleterapi för reumatoid artrit
Hög kostnad för syntetisk genom
Gruppen hoppas kunna starta sitt projekt senare i år med 100 miljoner dollar i finansiering från "offentlig, privat, filantropisk, industri och akademiska källor från hela världen. ”
Dr. Francis S. Collins, Ph.D., chef för National Institute of Health (NIH), sade att NIH, ett av de stora finansieringsorganen i USA, inte har några planer på att finansiera denna typ av projekt vid denna tidpunkt.
I ett uttalande sa Collins att NIH "inte har ansett det dags att vara rätt för att finansiera ett storskaligt produktionsinriktat" projekt som det som föreslås.
Den totala kostnaden för det 10-åriga projektet kommer sannolikt att vara enormt, men gruppen förväntar sig att den kostar mindre än de 3 miljarder dollar som spenderas på det första mänskliga genomprojektet.
Några forskare berättade för Nature att projektet inte behövde centralisera insatser som redan görs i företag som arbetar inom detta område.
Andra kritiker ifrågasätter om gruppens uttalade fördelar motiverar kostnaden.
"Jag tror att utveckla verktygen för att göra stora genetiska sekvenser är ett viktigt mänskligt mål. Skapa en helt ny [mänsklig] genom - det är en annorlunda typ av projekt, "berättade Laurie Zoloth, Ph.D., bioetiker vid Northwestern University, Science.
I ett försök att undanröja rädsla för att forskare kommer att skapa en ny ras av superhumans, berättade gruppens medordförande Scientific American att celler som innehåller ett syntetiskt genom skulle utformas, så om man någonsin vuxit till en full människa, vann den " t kunna reproducera
"Vi försöker inte göra en armé av kloner eller starta en ny era av eugenik," berättade Scientific American, Jef Boeke, Ph.D., en syntetisk biolog på NYU Langone Medical Center. "Det är inte planen. ”
