Огромни средства сега се инвестират в изследванията на CRISPR-Cas и отглеждането на органи от стволови растения
1. Секвениране
Откакто учените откриха, че ДНК е основното хранилище на наследствена информация, най-интересната и важна задача е да се "прочете" нейното послание.
Тази възможност беше предоставена на учените от външния видтехнологии за секвениране – определяне на ДНК последователността. От създаването си в края на 70-те години на миналия век знанията в тази област са напреднали значително. Понастоящем е дошло третото поколение методи и технологии за секвениране, но целта на всички тези методи е една и съща: да „разчетат“ ДНК веригата. И знаейки последователността на ДНК, можете да научите всичко за предимствата и недостатъците на тялото, неговите способности и потенциал. С други думи, днес е възможно да се състави пълен генетичен паспорт. Независимо от това, след дешифрирането на ДНК последователността, все още е необходимо да се разбере как точно промените в нея влияят върху формата / работата / количеството на протеина и свойствата на организма. Именно това разбиране ще даде качествен скок в генетичните изследвания.
2. Редактиране на генома: CRISPR-Cas
Като цяло цялото генно инженерство би си струвалокласифициран като пробив в биотехнологиите. Днес тя разполага с редица техники в своя арсенал. Но един от тях привлича особено внимание. Както се оказа, бактериите имат свой собствен "имунитет" към вируси (по-точно към фаги - така се наричат бактериалните вируси). Специална система, състояща се от каспазния протеин (или няколко протеина) и ДНК последователности („касети“) CRISPR се бори срещу натрапниците в бактериите. Тази система разпознава и "изрязва" вируса от ДНК на бактерията доста точно. Истински ножици за ДНК. Вече в наше време учените са намерили начин тази система да работи в полза на човека. Например, с помощта на този протеин е възможно целенасочено да се променят гените с голяма точност. В бъдеще това може да бъде пробив в лечението на генетично обусловени заболявания и онкология. Да придадете желаните свойства и да се отървете от нежеланите в селскостопанските растения и животни - и тук CRISPR-Cas ще намери приложение.
3. Стволови клетки
Стволовите клетки са онези клетки, които могатпораждат и се развиват в други по-високо специализирани типове клетки. В процеса на растеж, развитие и живот на тялото клетките преминават през процес на диференциация, тоест тясна специализация в структурата и функцията: еритроцит (червена кръвна клетка, която пренася кислород), неврон (нервна клетка, която предава сигнал в мозъка), панкреасната бета клетка (тази, която произвежда инсулин) и други. Стволовите клетки обаче са предшественици на специални клетки. Ако се научите да контролирате процеса на диференциация, можете да получите всеки тип клетка. Това от своя страна ще направи възможно отглеждането на органи (и дори цели организми) в епруветка от една клетка, взета от самия човек. Например, може да се получи орган за трансплантация, като се използват собствените клетки на пациента. Такива органи ще бъдат, както се казва, "като роднини".
4. Бионични протези
Междузвездни войни, Fullmetal Alchemist и дрдруги научнофантастични филми ни показват чудесата на протезирането (когато механична ръка или крак успешно заместват изгубени). Някои от тях са съвсем реални тук и сега. Съвременните бионични или биоелектрически протези са способни да четат сигнала от нашите мускули и нерви, да ги предават на движещите се части на протезата и по този начин да ги карат да се движат според нуждите на собственика им. Тоест протезата се управлява и се движи почти по същия начин като нормалната човешка ръка, подвижна е и много по-удобна от обикновено. Освен това съвременните протези могат да бъдат или прости, позволяващи само стискане и разтискане на всички пръсти наведнъж, например ръце, или по-сложни, позволяващи по-разнообразни движения на пръстите поотделно. С такава протеза е възможно най-пълноценната двигателна активност. Така че сега хората, които са загубили ръка или крак (или част от тях) в резултат на злополука, имат шанс да компенсират загубата и, както се казва, да се върнат на служба.
5. ДНК компютър
Всъщност, използвайки веригата на ДНК, човек също можерешава много математически задачи. Нека припомним, че ДНК е молекула с много дълга верига, състояща се само от четири вида единици, които условно могат да бъдат обозначени с A, T, G и C (по първите букви на техните имена). Последователността на тези „букви“ кодира информация за протеините (и не само) и следователно за цялото човешко тяло, което се чете и прилага по-нататък. И с помощта на специални протеини тази информация също може да бъде целенасочено променяна. Ами ако кодираме друга информация по този начин? През 2019 г. беше създаден първият ДНК твърд диск. Разработват се специални молекулярни алгоритми за програмиране. Такъв ДНК компютър може да съхранява огромно количество информация и едновременно да извършва много голям брой изчислителни операции с висока скорост.
Прочетете още:
Съществува ли науката в екстремни условия? Отговаряме в цифри
Супервулканът Йелоустоун се оказа в пъти по-опасен, отколкото предполагаха учените
Яйцето беше изпуснато от космоса: вижте какво се случи с него