Τεράστια χρηματικά ποσά επενδύονται τώρα στην επιστημονική έρευνα για το CRISPR-Cas και την ανάπτυξη οργάνων από βλαστοκύτταρα.
1. Αλληλουχία
Από τότε που οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι το DNA είναι ο κύριος φύλακας των κληρονομικών πληροφοριών, το πιο ενδιαφέρον και σημαντικό καθήκον ήταν να «διαβάσουν» το μήνυμά του.
Αυτή η ευκαιρία δόθηκε στους επιστήμονες από την εμφάνισητεχνολογίες προσδιορισμού αλληλουχίας - προσδιορισμός της αλληλουχίας DNA. Από την έναρξή της στα τέλη της δεκαετίας του 1970, η γνώση σε αυτόν τον τομέα έχει προχωρήσει πολύ. Επί του παρόντος, έχει έρθει η τρίτη γενιά μεθόδων και τεχνολογιών αλληλούχισης, αλλά ο στόχος όλων αυτών των μεθόδων είναι ο ίδιος: να «διαβαστεί» η αλυσίδα του DNA. Και γνωρίζοντας την αλληλουχία του DNA, μπορείτε να μάθετε τα πάντα για τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του σώματος, τις ικανότητες και τις δυνατότητές του. Με άλλα λόγια, σήμερα είναι δυνατή η σύνταξη ενός πλήρους γενετικού διαβατηρίου. Ωστόσο, μετά την αποκρυπτογράφηση της αλληλουχίας του DNA, είναι ακόμα απαραίτητο να κατανοήσουμε ακριβώς πώς οι αλλαγές σε αυτήν επηρεάζουν το σχήμα / το έργο / την ποσότητα της πρωτεΐνης και τις ιδιότητες του οργανισμού. Αυτή η κατανόηση είναι που θα δώσει ένα ποιοτικό άλμα στη γενετική έρευνα.
2. Επιμέλεια γονιδιώματος: CRISPR-Cas
Γενικά, όλη η γενετική μηχανική θα άξιζεχαρακτηρίζεται ως σημαντική ανακάλυψη στη βιοτεχνολογία. Σήμερα, έχει μια σειρά από τεχνικές στο οπλοστάσιό της. Όμως ένα από αυτά προσελκύει ιδιαίτερη προσοχή. Όπως αποδείχθηκε, τα βακτήρια έχουν τη δική τους «ανοσία» στους ιούς (ακριβέστερα, στους φάγους - έτσι ονομάζονται οι βακτηριακοί ιοί). Ένα ειδικό σύστημα που αποτελείται από την πρωτεΐνη κασπάσης (ή πολλές πρωτεΐνες) και τις αλληλουχίες DNA ("κασέτες") CRISPR καταπολεμά τους εισβολείς στα βακτήρια. Αυτό το σύστημα αναγνωρίζει και «κόβει» τον ιό από το DNA του βακτηρίου με μεγάλη ακρίβεια. Πραγματικό ψαλίδι για DNA. Ήδη στην εποχή μας, οι επιστήμονες έχουν βρει έναν τρόπο να κάνουν αυτό το σύστημα να λειτουργεί προς όφελος του ανθρώπου. Για παράδειγμα, με τη βοήθεια αυτής της πρωτεΐνης, είναι δυνατή η σκόπιμη αλλαγή γονιδίων με μεγάλη ακρίβεια. Στο μέλλον, αυτό θα μπορούσε να είναι μια σημαντική ανακάλυψη στη θεραπεία γενετικά καθορισμένων ασθενειών και της ογκολογίας. Για να δώσετε τις επιθυμητές ιδιότητες και να απαλλαγείτε από τις ανεπιθύμητες σε γεωργικά φυτά και ζώα - και εδώ το CRISPR-Cas θα βρει εφαρμογή.
3. Βλαστοκύτταρα
Τα βλαστοκύτταρα είναι εκείνα τα κύτταρα που μπορούνδημιουργούν και εξελίσσονται σε άλλους πιο εξειδικευμένους κυτταρικούς τύπους. Στη διαδικασία ανάπτυξης, ανάπτυξης και ζωής του σώματος, τα κύτταρα υφίστανται μια διαδικασία διαφοροποίησης, δηλαδή μια στενή εξειδίκευση στη δομή και τη λειτουργία: ερυθροκύτταρα (ερυθρά αιμοσφαίρια που μεταφέρουν οξυγόνο), νευρώνας (νευρικό κύτταρο που μεταδίδει ένα σήμα στο τον εγκέφαλο), τα βήτα κύτταρα του παγκρέατος (αυτό που παράγει ινσουλίνη) και άλλα. Ωστόσο, τα βλαστοκύτταρα είναι οι πρόγονοι ειδικών κυττάρων. Εάν μάθετε να ελέγχετε τη διαδικασία της διαφοροποίησης, μπορείτε να αποκτήσετε οποιοδήποτε τύπο κυττάρου. Αυτό, με τη σειρά του, θα καταστήσει δυνατή την ανάπτυξη οργάνων (ακόμα και ολόκληρων οργανισμών) σε έναν δοκιμαστικό σωλήνα από ένα μόνο κύτταρο που λαμβάνεται από το ίδιο το άτομο. Για παράδειγμα, ένα όργανο για μεταμόσχευση θα μπορούσε να ληφθεί χρησιμοποιώντας τα κύτταρα του ίδιου του ασθενούς. Τέτοια όργανα θα είναι, όπως λένε, «σαν συγγενείς».
4. Βιονικές προθέσεις
Star Wars, Fullmetal Alchemist και πολλά άλλαάλλες ταινίες επιστημονικής φαντασίας μας δείχνουν τα θαύματα της προσθετικής (όταν ένα μηχανικό χέρι ή πόδι αντικαθιστά με επιτυχία ένα χαμένο). Μερικά από αυτά είναι αρκετά αληθινά εδώ και τώρα. Οι σύγχρονες βιονικές ή βιοηλεκτρικές προθέσεις μπορούν να διαβάζουν το σήμα από τους μύες και τα νεύρα μας, να τις μεταδίδουν στα κινούμενα μέρη της πρόθεσης και έτσι να τις κάνουν να κινούνται όπως χρειάζεται ο ιδιοκτήτης τους. Δηλαδή, η πρόθεση είναι ελεγχόμενη και κινείται σχεδόν με τον ίδιο τρόπο όπως ένα κανονικό ανθρώπινο χέρι, είναι κινητό και πολύ πιο άνετο από το συνηθισμένο. Επιπλέον, οι σύγχρονες προθέσεις μπορεί να είναι είτε απλές, επιτρέποντας μόνο να σφίγγουν και να ξεκλειδώνουν όλα τα δάχτυλα ταυτόχρονα, για παράδειγμα, τα χέρια, είτε πιο περίπλοκα, επιτρέποντας πιο διαφορετικές κινήσεις των δακτύλων ξεχωριστά. Με μια τέτοια πρόθεση είναι δυνατή η πιο ολοκληρωμένη κινητική δραστηριότητα. Έτσι, τώρα όσοι έχουν χάσει ένα χέρι ή ένα πόδι (ή μέρος τους) ως αποτέλεσμα ατυχήματος, έχουν την ευκαιρία να αποζημιώσουν το χαμένο και, όπως λένε, να επιστρέψουν στο καθήκον τους.
5. Υπολογιστής DNA
Μάλιστα, χρησιμοποιώντας το κύκλωμα DNA μπορεί κανείς επίσηςεπίλυση πολλών μαθηματικών προβλημάτων. Ας θυμηθούμε ότι το DNA είναι ένα μόριο πολύ μεγάλης αλυσίδας που αποτελείται από μόνο τέσσερις τύπους μονάδων, οι οποίες μπορούν να ονομαστούν συμβατικά A, T, G και C (με τα πρώτα γράμματα των ονομάτων τους). Η αλληλουχία αυτών των «γραμμάτων» κωδικοποιεί πληροφορίες για τις πρωτεΐνες (και όχι μόνο), και, ως εκ τούτου, ολόκληρο το ανθρώπινο σώμα, οι οποίες διαβάζονται και εφαρμόζονται περαιτέρω. Και με τη βοήθεια ειδικών πρωτεϊνών, αυτές οι πληροφορίες μπορούν επίσης να αλλάξουν σκόπιμα. Τι γίνεται αν κωδικοποιήσουμε οποιαδήποτε άλλη πληροφορία με αυτόν τον τρόπο; Το 2019, δημιουργήθηκε ο πρώτος σκληρός δίσκος DNA. Αναπτύσσονται ειδικοί μοριακοί αλγόριθμοι προγραμματισμού. Ένας τέτοιος υπολογιστής DNA μπορεί να αποθηκεύσει τεράστιο όγκο πληροφοριών και ταυτόχρονα να εκτελέσει έναν πολύ μεγάλο αριθμό υπολογιστικών λειτουργιών με υψηλή ταχύτητα.
Διαβάστε περισσότερα:
Υπάρχει επιστήμη σε ακραίες συνθήκες; Απαντάμε με αριθμούς
Το υπερηφαίστειο Yellowstone αποδείχθηκε πολλές φορές πιο επικίνδυνο από ό,τι πίστευαν οι επιστήμονες
Το αυγό έπεσε από το διάστημα: δείτε τι συνέβη