Do vědeckého výzkumu CRISPR-Cas a pěstování orgánů z kmenových buněk se nyní investuje obrovské množství peněz.
1. Sekvenování
Od doby, kdy vědci zjistili, že DNA je hlavním nositelem dědičné informace, bylo nejzajímavějším a nejdůležitějším úkolem „přečíst“ její poselství.
Tuto příležitost poskytl vědcům vzhledsekvenační technologie - stanovení sekvence DNA. Od svého vzniku na konci 70. let 20. století znalosti v této oblasti velmi pokročily. V současné době přichází třetí generace sekvenačních metod a technologií, ale cíl všech těchto metod je stejný: „přečíst“ řetězec DNA. A se znalostí sekvence DNA se můžete dozvědět vše o výhodách a nevýhodách těla, jeho schopnostech a potenciálu. Jinými slovy, dnes je možné vystavit kompletní genetický pas. Nicméně po rozluštění sekvence DNA je stále nutné přesně pochopit, jak změny v ní ovlivňují tvar / práci / množství proteinu a vlastnosti organismu. Je to toto porozumění, které umožní kvalitativní skok v genetickém výzkumu.
2. Editace genomu: CRISPR-Cas
Obecně platí, že veškeré genetické inženýrství by stálo za toklasifikován jako průlom v biotechnologii. Dnes má ve svém arzenálu řadu technik. Jeden z nich ale přitahuje zvláštní pozornost. Jak se ukázalo, bakterie mají svou vlastní „imunitu“ vůči virům (přesněji vůči fágům – tak se bakteriálním virům říká). Speciální systém skládající se z kaspázového proteinu (nebo několika proteinů) a sekvencí DNA („kazet“) CRISPR bojuje proti vetřelcům v bakteriích. Tento systém poměrně přesně rozpozná a „vystřihne“ virus z DNA bakterie. Skutečné nůžky na DNA. Již v naší době vědci našli způsob, jak zajistit, aby tento systém fungoval ve prospěch člověka. Například pomocí tohoto proteinu je možné cíleně měnit geny s velkou přesností. V budoucnu by to mohl být průlom v léčbě geneticky podmíněných chorob a onkologie. Dodat požadované vlastnosti a zbavit se těch nežádoucích u zemědělských rostlin a zvířat – a zde najde CRISPR-Cas uplatnění.
3. Kmenové buňky
Kmenové buňky jsou ty buňky, které mohoudávají vzniknout dalším vysoce specializovaným buněčným typům a vyvinou se v nich. V procesu růstu, vývoje a života těla procházejí buňky procesem diferenciace, tedy úzké specializace ve struktuře a funkci: erytrocyt (červená krvinka přenášející kyslík), neuron (nervová buňka, která přenáší signál v mozek), pankreatická beta buňka (ta, která produkuje inzulín) a další. Kmenové buňky jsou však progenitory speciálních buněk. Pokud se naučíte ovládat proces diferenciace, můžete získat jakýkoli typ buňky. To zase umožní pěstovat orgány (a dokonce celé organismy) ve zkumavce z jediné buňky odebrané člověku samotnému. Orgán pro transplantaci lze například získat pomocí pacientových vlastních buněk. Takové orgány budou, jak se říká, „jako příbuzné“.
4. Bionické protézy
Star Wars, Fullmetal Alchemist a dalšídalší sci-fi filmy nám ukazují zázraky protetiky (kdy mechanická ruka nebo noha úspěšně nahradí ztracenou). Některé z nich jsou docela reálné tady a teď. Moderní bionické nebo bioelektrické protézy dokážou číst signál z našich svalů a nervů, přenášet je na pohyblivé části protézy a tím je rozpohybovat tak, jak jejich majitel potřebuje. To znamená, že protéza se ovládá a pohybuje se téměř stejně jako běžná lidská ruka, je mobilní a mnohem pohodlnější než obvykle. Kromě toho mohou být moderní protézy buď jednoduché, umožňující pouze zmáčknout a uvolnit všechny prsty najednou, například rukou, nebo složitější, umožňující samostatně více různých pohybů prstů. S takovou protézou je možná nejúplnější motorická aktivita. Nyní tedy mají lidé, kteří v důsledku nehody přišli o ruku nebo nohu (nebo její část), šanci ztrátu nahradit a jak se říká, vrátit se do služby.
5. Počítač DNA
Ve skutečnosti lze také použít obvod DNAvyřešit mnoho matematických problémů. Připomeňme, že DNA je molekula s velmi dlouhým řetězcem skládající se pouze ze čtyř typů jednotek, které lze konvenčně označit A, T, G a C (podle prvních písmen jejich názvu). Posloupnost těchto „písmen“ kóduje informace o proteinech (nejen), a tedy o celém lidském těle, které jsou dále čteny a implementovány. A pomocí speciálních proteinů lze i tyto informace cíleně měnit. Co když tímto způsobem zakódujeme jakékoli další informace? V roce 2019 byl vytvořen první pevný disk DNA. Vyvíjejí se speciální molekulární algoritmy pro programování. Takovýto DNA počítač dokáže uložit obrovské množství informací a současně provádět velmi velké množství výpočetních operací vysokou rychlostí.
Přečtěte si více:
Existuje věda v extrémních podmínkách? Odpovídáme v číslech
Yellowstonský supervulkán se ukázal být mnohonásobně nebezpečnější, než si vědci mysleli
Vejce bylo vypuštěno z vesmíru: podívejte se, co se s ním stalo