Synthetisch menselijk genoom: waarom het belangrijk is
Inhoudsopgave:
- Het menselijk genoom goedkoper schrijven
- Uitdagingen om het te laten werken
- Gebruik voor synthetisch menselijk genoom
- Hoge kosten van synthetisch genoom
Het is net het spul van science fiction.
Start uw computer op. Kies de eigenschappen die je wilt - misschien bruine ogen of muzikaal vermogen of weerstand tegen kanker.
AdvertentieAdvertisementEn druk op start.
Een machine in je lab begint dan de chemische bouwstenen van DNA samen te voegen.
Uiteindelijk heeft u de volledige genetische code - of genoom - nodig om een mens te maken die is ontworpen volgens uw exacte specificaties.
advertentieDit scenario is nu niet mogelijk, maar een groep wetenschappers hoopt het binnen 10 jaar te realiseren - of op zijn minst technisch haalbaar te maken.
Sommige critici zijn bezorgd dat deze technologie kan leiden tot baby's van ontwerpers of genetische superhelden.
AdvertentieAdvertentieMaar de groep onderzoekers zegt dat hun plannen minder fantastisch zijn, hoewel ze net zo goed veranderen voor het gebied van genetische manipulatie.
Lees meer: Wat is genomica? »
Het menselijk genoom goedkoper schrijven
Het menselijk genoom bestaat uit vier chemische subeenheden - nucleotiden - die de genetische code van ons DNA en onze genen vormen.
De specifieke volgorde van de nucleotiden bepaalt hoe ons lichaam eruitziet en functioneert - hoewel de omgevingsomstandigheden ook een effect hebben.
Variaties in de genetische code kunnen leiden tot ziekten zoals de ziekte van Tay-Sachs, cystic fibrosis en zelfs kleurenblindheid. Het modificeren van deze delen van het genoom zou deze ziekten kunnen genezen.
Wetenschappers hebben al het vermogen om DNA-segmenten van de nucleotiden te synthetiseren of "schrijven".
Dit is gedaan met bacteriën, virussen en gist. En zelfs kortere stukken menselijk DNA.
Maar niet snel genoeg of goedkoop genoeg om de 3 miljard basenparen te synthetiseren die het hele menselijke genoom vormen.
AdvertentieDe onderzoekers hopen dat het nieuwe project dezelfde soort technologische impuls zal geven aan het 'schrijven' van DNA dat het Human Genome Project deed voor het 'lezen' van onze genetische structuur.
"Het primaire doel van HGP-schrijven is om de kosten van engineering en het testen van grote (0. 1 tot 100 miljard baseparen) genomen in cellijnen met meer dan 1, 000-voudige binnen 10 jaar te verminderen," schreef de groep 2 juni in het tijdschrift Science.
Advertentie-advertentiesDit omvat niet alleen het menselijk genoom, maar ook andere organismen die belangrijk zijn voor landbouw, volksgezondheid en medische toepassingen.
Meer lezen: wetenschappers kunnen nu genoom één letter per keer bewerken »
Uitdagingen om het te laten werken
Een van de uitdagingen om dit project te laten werken, is het voltooide genoom, of een deel van het genoom, in een gastheercel. Deze gastheer kan een zoogdiercel of een ander organisme zijn zoals de bacterie E.coli.
AdvertentieEen compleet nieuw genoom samenstellen is ook heel anders dan het aanpassen van een bestaand genoom, iets dat nu kan worden gedaan met technologieën zoals CRISPR / Cas9.
Wetenschappers zullen het genoom zodanig moeten ontwerpen dat het de cel normaal laat werken. Dit kan worden geholpen door het gebruik van computersoftware. Een van de belangrijkste spelers in het project is het computersoftwarebedrijf Autodesk.
AdvertentieAdvertentieMaar belangrijker is dat er meer begrip nodig is van wat elke sectie van het genoom doet en wetenschappers beginnen net aan het oppervlak te krabben.
De groep hoopt echter dat een "learning by building" -benadering hen zal helpen vooruitgang te boeken op dit gebied.
"U weet alle benodigde onderdelen [om een chromosoom te maken], dus u neemt deze onderdelen en herbouwt deze. Als het functioneel is, zie je dat je gelijk had, "vertelde Torsten Waldminghaus, Ph. D., een synthetische microbioloog van het LOEWE Center for Synthetic Microbiology in Duitsland, die niet bij het project is betrokken, het Science-nieuws.
Zoals bij het eerste Human Genome Project is gebeurd, zullen er onderweg nieuwe technologieën moeten worden ontwikkeld om het schrijfproces te versnellen. En om het goedkoper te maken.
De onderzoekers zouden beginnen met het schrijven van kleinere segmenten van het genoom en werken aan langere stukken. Dit zal uiteindelijk overloopvoordelen hebben.
"Tastbare producten volgen in het begin misschien traag, maar DNA goedkoper en op grotere schaal schrijven, maakt onderzoekers efficiënter en vollediger in hun werk, wat leidt tot praktisch onbeperkte mogelijkheden voor indirecte producten," Danielle Tullman Ercek, Ph. D., een biochemische ingenieur aan de Universiteit van Californië, Berkeley, vertelde Scientific American.
Meer lezen: Genomica versus genetica - een betere kijk »
Gebruik voor synthetisch menselijk genoom
Mogelijke toepassingen die uit dit project zouden kunnen komen, variëren van relatief normaal tot ethisch twijfelachtig.
Een van deze proefprojecten is het creëren van "ultraveilige" cellen die resistent zijn tegen virussen en kanker.
Deze kunnen in de vorm van stamcellen zijn. Deze worden al getest als een therapie voor aandoeningen zoals reumatoïde artritis en longaandoeningen.
Stamcellen werken om ziekten te behandelen, omdat ze zich snel kunnen vermenigvuldigen. Maar dit is ook een eigenschap van kankercellen. Een van de blijvende zorgen over stamceltherapie is dat de stamcellen kankerachtig worden.
Dit kan worden voorkomen door stamcellen te ontwerpen met een synthetisch genoom dat minder snel muteert en kanker veroorzaakt.
"Een synthetische biologievariant gecodeerd om nooit kanker te worden zou de voorkeur hebben," vertelde Paul Freemont, Ph. D., hoofd van de sectie structurele biologie aan het Imperial College in Londen, aan New Scientist.
Een synthetisch genoom kan ook worden gebruikt om het genoom van een ander dier te wijzigen. Organen van een "gehumaniseerd" varken zouden meer geschikt kunnen zijn voor transplantatie in mensen - minder waarschijnlijk te worden afgewezen door het immuunsysteem van de persoon.
Eén proefproject roept zelfs op tot het creëren van een "referentiegenoom" dat de meest voorkomende varianten van alle genen omvat.
Dit kan worden gebruikt om genvariaties stuk voor stuk te testen om te zien hoe deze de functie van het lichaam of de ontwikkeling van een ziekte beïnvloeden.
"Je zou deze lege lei, deze eenvoudige yoghurt van de mensheid, kunnen gebruiken om de verschillende genen in te voegen en te ontdekken," vertelde George Church, Ph. D., een professor in de genetica aan de universiteit van Harvard, aan New Scientist.
Meer lezen: Stamceltherapie voor reumatoïde artritis »
Hoge kosten van synthetisch genoom
De groep hoopt later dit jaar hun project te lanceren met $ 100 miljoen aan financiering van" public, private, philanthropic, industry, and academische bronnen van over de hele wereld. “
Dr. Francis S. Collins, Ph. D., directeur van de National Institutes of Health (NIH), zei dat de NIH, een van de grootste financieringsinstanties in de Verenigde Staten, op dit moment niet van plan is om dit soort projecten te financieren.
In een verklaring zei Collins dat de NIH "de tijd niet heeft genomen om een grootschalig productie-georiënteerd" project te financieren zoals het project dat wordt voorgesteld.
De totale kosten voor het 10-jarige project zullen waarschijnlijk enorm zijn, maar de groep verwacht dat deze minder zal kosten dan de $ 3 miljard die wordt uitgegeven aan het eerste Human Genome Project.
Sommige onderzoekers vertelden de natuur dat het project nodeloos inspanningen centraliseerde die al worden gedaan in bedrijven die op dit gebied werken.
Andere critici vragen zich af of de genoemde voordelen van de groep de kosten rechtvaardigen.
"Ik denk dat het ontwikkelen van hulpmiddelen om grote genetische sequenties te maken een belangrijk doel van de mens is. Het creëren van een geheel nieuw [menselijk] genoom - dat is een ander soort project ", vertelde Laurie Zoloth, Ph. D., een bio-ethicus aan de Northwestern University, aan Science.
In een poging de angst weg te nemen dat wetenschappers een nieuw ras van superhelden zullen creëren, vertelde de co-leider van de groep aan Scientific American dat cellen met een synthetisch genoom ontworpen zouden zijn, dus als iemand ooit is uitgegroeid tot een volledig mens, heeft het gewonnen. ' t kunnen reproduceren.
"We proberen geen leger klonen te maken of een nieuw tijdperk van eugenetica te beginnen," vertelde Jef Boeke, Ph. D., een synthetische bioloog aan NYU Langone Medical Center, aan Scientific American. "Dat is niet het plan. “
