Get best of the week

Game of God: Organisme Buatan

Sesuatu seperti penggoda. Xenomorph ada. Para ilmuwan menciptakan xenomorph. Para ilmuwan membuat xenomorph untuk alasan keamanan. Saya sendiri kaget. Di bawah potongan, lebih banyak tentang ini (dan ini, omong-omong, secara resmi disebut xenobiologi) dan lebih dari apa yang dilakukan ahli biologi modern. Tidak semua yang perlu Anda baca tentang COVID-19!

Ini adalah bagian pertama dari sebuah teks berdasarkan episode podcast tentang organisme buatan.



Diposting oleh Malcolm Lightbody

Ini adalah salah satu episode podcast saya. Artikel yang didasarkan pada episode burnout dapat ditemukan di sini .

Kami berbicara dengan Masha Shutova dari dana modal ventura 4biocapital , Inna Zucher dari Oxford, dan Sergey Nurk dari National Human Genome Research Institute.

Biarkan ada bioluminesensi


Dalam konteks organisme buatan, benda bercahaya adalah hal pertama yang terlintas dalam pikiran seorang amatir. Saya langsung ingat tikus hijau bercahaya atau startup yang membuat tanaman indoor bercahaya. Siapa pun yang untuk pertama kalinya dalam hidup mereka mendengar tentang kaktus bercahaya, tikus dan babi, segera mulai menyiksa pertanyaan: "Mengapa para ilmuwan melakukan ini?"


Sumber

Salah satu contoh paling cemerlang dari manfaat penelitian jenis ini adalah penemuan indah yang menjelaskan (dalam segala hal kata) pada deteksi dan perawatan kanker kolorektal. Para ilmuwan telah mempostingdalam sel-sel usus, suatu konstruksi genetik yang terdiri dari empat gen yang secara berurutan terhubung satu sama lain, bersinar dalam warna yang berbeda. Selanjutnya, gen-gen ini dicampur secara acak dan di pintu keluar kami memiliki sejumlah sel yang bercahaya dalam warna berbeda. Kemudian mereka memberi mereka untuk tumbuh dewasa, dan "anak-anak" mereka mewarisi warna yang sesuai. Hasilnya adalah gambar yang sangat indah yang menunjukkan di mana "orang tua" adalah sel dan di mana "anak-anak" adalah sel. Dengan menggunakan metode ini, dimungkinkan untuk menunjukkan dari mana sel kanker terjadi dengan probabilitas tinggi.

Berbicara tentang tikus hijau, ada satu fakta menarik. Sekarang ada banyak bunga yang bisa Anda "tonjolkan" protein, tetapi yang pertama adalah tupai hijau dari ubur-ubur. Gagasan untuk menggunakannya untuk "sorotan" semacam itu telah dipatenkandi Rusia, sehingga mereka dapat dianggap sebagai kebanggaan nasional kita.


Sumber

Pada tahun 2006, anak babi hijau bercahaya dikembangbiakkan di Universitas Nasional Taiwan, dengan memasukkan gen protein ini ke dalam rantai DNA embrio dan menanamkannya dalam rahim babi betina. Pada saat itu, babi hijau sudah ada, tetapi hanya fluoresensi parsial diamati di dalamnya. Hewan yang diperoleh setelah percobaan di bawah bimbingan Profesor Wu Shin-ji menjadi satu-satunya babi di dunia yang hati hijau dan organ dalamnya berwarna hijau. Seperti dalam kasus pertama, percobaan ini dianggap oleh para ilmuwan sebagai kemungkinan pengamatan visual perkembangan jaringan selama transplantasi sel induk.


Babi bersinar di latar belakang babi biasa

Kemampuan untuk memantau secara visual apa yang terjadi dengan sel-sel dari jenis tertentu masih aktif digunakan oleh para peneliti yang mempelajari regenerasi. Misalnya, seorang ilmuwan melihat sirip beberapa ikan malang, dan kemudian menyaksikan bagaimana sirip ini tumbuh kembali. Untuk penelitian tersebut, protein fluorescent sangat aktif digunakan. Genom ikan dimodifikasi sehingga protein bercahaya memungkinkan Anda melacak bagaimana perbanyakan sel-sel dari jenis tertentu terjadi pada sirip yang dipulihkan.

Anda juga dapat membuat biosensor berdasarkan protein bercahaya ini: memasukkannya ke dalam bakteri, dan membuatnya mulai mengekspresikan protein dengan imbalan stimulus eksternal tertentu. Contoh keren penerapan teknologi ini - penelitianyang mencoba membuat biosensor untuk mendeteksi peluruhan produk peledak. Jadi, misalnya, Anda dapat mendeteksi ranjau yang belum dibersihkan.

Pada awalnya ada kata, dan kata itu dari nukleotida


Mari kita beralih dari organisme buatan yang kita lihat dengan mata telanjang ke organisme buatan yang tidak dapat dilihat dengan mata telanjang, tetapi yang tidak kalah bermanfaat. Misalnya, dalam biologi sel dan, khususnya, dalam terapi sel di masa depan, ada arah yang terpisah: Anda tidak hanya dapat mengganti beberapa sel yang kekurangan tubuh, tetapi juga membuat sel-sel ini menghasilkan sesuatu yang penting dan menarik bagi kita. Misalnya, insulin yang sama. Sekarang ada banyak studi dalam arah ini, tetapi sejauh ini tidak satu pun dari mereka mencapai kesimpulan logisnya. Namun, ide-ide seperti "mari kita membuat sel yang melepaskan insulin sebagai respons terhadap glukosa dan dengan demikian membantu orang dengan diabetes tipe 1" terdengar teratur.

Secara umum, sekarang ada jalur penelitian terpisah yang terkait dengan pembuatan mikroorganisme buatan. Ada orang seperti itu Craig Venter, dia punya lembaga, masing-masing, Craig Venter. Selama dua puluh tahun terakhir, para ilmuwan di lembaga ini telah mencoba membuat bakteri dengan set gen minimal. Mereka mengambil bakteri yang disebut mycoplasma. Ini adalah bakteri parasit, yang awalnya tidak memiliki gen yang sangat banyak, sekitar seribu. Sebagai perbandingan: E. coli memiliki hampir lima ribu. Jadi mereka mengambil satu jenis mikoplasma, mengeluarkan DNA dari dalamnya dan menempatkan kromosom yang disintesis secara buatan dari jenis mikoplasma lainnya di sana. Dengan demikian, terbukti bahwa seseorang dapat membuat yang lain dari satu mikoplasma. Itu adalah organisme sintetis nomor satu mereka . Koloni dari organisme nomor satu itu



Organisme sintetik nomor satu ini masih memiliki gen yang terlalu banyak. Jadi para peneliti memutuskan untuk menghapus semua yang tidak perlu. Pada awalnya mereka memutuskan bahwa mereka akan duduk dan mencari tahu apa yang "vital" dan apa yang bisa dibuang. Kami berusaha untuk berperan sebagai pencipta kehidupan yang rasional. Sudah mencoba, mencoba, tetapi mereka tidak berhasil. Craig Venter sangat terkejut, tetapi mengakui bahwa keadaan sains modern tidak cukup progresif untuk hanya duduk dan menciptakan sesuatu yang hidup dari awal. Setelah itu, mereka meninggalkan gagasan tentang penciptaan kehidupan yang "masuk akal", dan sebaliknya. Kami memutuskan untuk mendapatkan organisme dengan set gen minimal melalui pencacahan. Desain eksperimen di Venter Institute



Venter dan kawan-kawannya memutuskan untuk mendapatkan organisme dengan set gen minimal dengan kekerasan. Mereka mengambil sembilan ratus gen nomor satu tubuh mereka ini, mulai mengumpulkan mereka dalam kumpulan kecil, mendorong mereka menjadi bakteri, dan melihat gen apa yang mati tanpa bakteri. Setelah beberapa operasi, setelah menguji ratusan kombinasi, mereka dapat membuat organisme di mana ada sekitar empat ratus gen. Itu memang organisme yang hidup, membelah, menjajah, di mana ada gen yang lebih sedikit daripada di organisme alami mana pun. Meskipun harus dipahami di sini bahwa itu adalah bakteri parasit yang sangat sederhana, ia tidak hidup bebas. Organisme buatan dengan set gen minimal, yang mampu membelah diri, alias organisme nomor tiga



Untuk memudahkan, organisme minimal yang dihasilkan ini disebut organisme nomor tiga, karena organisme nomor dua adalah semacam tahap peralihan. Faktanya, lingkungan alam atau "alam" adalah mekanisme kekerasan, yang bermuara pada kenyataan bahwa yang sekarat - mati, dan yang bertahan hidup - membelah dan berkembang biak. Jadi cara yang paling dapat diandalkan untuk bereksperimen dengan organisme sintetis sekarang adalah fakta bahwa ilmuwan memberi makan sesuatu pada alam, memberinya variasi, dan kemudian dia memilih yang berhasil.

Dengan cara yang sama mereka bereksperimen tidak hanya dengan bakteri, tetapi juga, misalnya, dengan virus. Ada virus terkait adeno yang sangat aktif digunakan untuk memberikan terapi genetik. Ada banyak virus terkait adeno di alam, tetapi salah satu sifat yang penting untuk terapi adalah di mana mereka memasuki tubuh manusia. Ada virus yang “macet” di hati, ada yang bisa melewati sawar darah-otak dan masuk ke otak, dan ada yang menetap di paru-paru. Ini adalah parameter penting, karena memungkinkan para ilmuwan dan dokter untuk membuat terapi lebih tepat sasaran.

Terlihat sementara, dan tidak terlihat selamanya


Di satu sisi, kesadaran bahwa kita sekarang dapat dengan mudah mensintesis genom dari hampir semua mikroorganisme dari awal harus agak menakutkan. Misalnya, genom agen penyebab antraks, pada prinsipnya, ada dalam domain publik. Pada saat yang sama, mengingat bahwa kita dapat mempertahankan DNA dengan baik dalam bentuk aslinya untuk waktu yang lama, pada prinsipnya, memulihkan urutannya, Anda tidak bisa terburu-buru: yang utama adalah membekukan DNA yang cukup.

Di sisi lain, biologi sintetis membuka kemungkinan baru untuk pemulihan spesies yang punah. Misalnya, Gereja George dan kelompoknya sedang berusaha membuat mammoth barudari gajah, memutasi bagian DNA yang sesuai. Hwang Woo Suk, seorang ilmuwan Korea dengan reputasi yang sangat kontroversial, bekerja dengan para ilmuwan dari Yakutia dan mencoba untuk membuat kembali mammoth langsung dari residu DNA. Bahkan ada film dokumenter tentang itu . Di seluruh planet ini, ada proyek untuk memulihkan megafauna Pleistosen . Ada taman Pleistocene di Rusia. Taman-taman seperti itu sedang menunggu mammoth dengan tangan terbuka, mereka berkata: "Akhirnya berikan mammoth!" Bingkai dari film dokumenter Genesis 2.0



Dengan latar belakang perkembangan kemampuan biologi modern, perjuangan untuk konservasi spesies juga berubah. Seluruh arah (biologi konservasi) telah muncul, di mana para ilmuwan berjuang untuk cadangan genetik muncul pada spesies yang terancam punah. Ada sejumlah proyek untuk mengurutkan urutan genom untuk spesies yang berada di ambang kepunahan dan akan meninggalkan planet kita.

Dalam citranya sendiri


Ada seperangkat standar ribonukleotida dan deoksiribonukleotida yang mengkode semua makhluk hidup di alam. Namun, tidak perlu membatasi diri kepada mereka . Jika para ilmuwan menggunakan seperangkat nukleotida alternatif dan membuat organisme buatan darinya, maka benda ini pasti tidak dapat diperoleh dengan cara alami apa pun. Garis penelitian ini disebut xenobiologi. Sumber. "Dalam empat miliar tahun, pohon xenobiologi baru bermekaran di Eden."



Penting untuk dipahami bahwa ini bukan hanya minat kosong. Xenobiologi memiliki beberapa kegunaan yang penting dan sangat dapat dipahami. Misalnya, jika kita membuat organisme aneh yang menggunakan set nukleotida yang berbeda dalam DNA-nya, maka organisme ini, misalnya, tidak terkena virus alami. Di sisi lain, bahaya menghilang bahwa sebagian dari organisme buatan ini entah bagaimana dapat masuk ke sel lain yang hidup di sekitar kita. Artinya, "xenomorphs" semacam itu tidak akan dapat mempengaruhi lingkungan secara negatif.

Sejauh ini, tidak mungkin untuk membuat organisme buatan seperti itu, tetapi percobaan sedang berlangsung ke arah ini, dan tidak ada batasan yang tidak dapat diatasi. Ada dua puluh asam amino di alam, dan masing-masing asam amino dikodekan oleh satu set tiga huruf. Hanya ada enam puluh empat kombinasi, tetapi semua orang sibuk, dan setiap kombinasi berarti sesuatu dalam sel hidup. Jika kita menambahkan beberapa surat lagi ke empat surat ini, maka kode genetik semakin meluas. Kami mendapatkan banyak kodon baru yang memungkinkan, misalnya, untuk menambahkan semua jenis asam amino yang tidak biasa ke protein. Benar, untuk menambahkan nukleotida tambahan ini, orang tidak hanya harus mengajarkan bakteri untuk mensintesis nukleotida ini, dan memasukkan semua ini ke dalam DNA. Penting juga untuk menambahkan mesin sintesis protein, yang akan mengenali kodon ini, dan membuat beberapa perubahan lainnya.Sejauh ini, para ilmuwan baru mulai bekerja ke arah ini, tetapi prospek di sini tampaknya hanya dibatasi oleh imajinasi peneliti.

! — , . , , IT , . , :


  • .               •  VK

  • Spotify                   •  

More articles:


All Articles