Valtavia summia investoidaan nyt CRISPR-Casin tieteelliseen tutkimukseen ja elinten kasvattamiseen kantasoluista.
1. Sekvensointi
Siitä lähtien, kun tiedemiehet havaitsivat, että DNA on tärkein perinnöllisen tiedon säilyttäjä, mielenkiintoisin ja tärkein tehtävä on ollut "lukea" sen viesti.
Ulkonäkö tarjosi tutkijoille tämän mahdollisuudensekvensointitekniikat - DNA-sekvenssin määrittäminen. Sen perustamisesta 1970-luvun lopulla tämän alan tieto on kehittynyt suuresti. Tällä hetkellä sekvensointimenetelmien ja -tekniikoiden kolmas sukupolvi on saapunut, mutta kaikkien näiden menetelmien tavoite on sama: "lukea" DNA-ketju. Ja kun tiedät DNA-sekvenssin, voit oppia kaiken kehon eduista ja haitoista, sen kyvyistä ja mahdollisuuksista. Toisin sanoen tänään on mahdollista laatia täydellinen geneettinen passi. Siitä huolimatta DNA-sekvenssin purkamisen jälkeen on edelleen tarpeen ymmärtää tarkasti, kuinka sen muutokset vaikuttavat proteiinin muotoon / työhön / määrään ja organismin ominaisuuksiin. Juuri tämä ymmärrys antaa laadullisen harppauksen geenitutkimuksessa.
2. Genomieditointi: CRISPR-Cas
Yleensä kaikki geenitekniikka olisi sen arvoistaluokiteltu biotekniikan läpimurroksi. Nykyään sen arsenaalissa on useita tekniikoita. Mutta yksi niistä herättää erityistä huomiota. Kuten kävi ilmi, bakteereilla on oma "immuniteetti" viruksille (tarkemmin sanottuna faageille - niin kutsutaan bakteeriviruksia). Erityinen järjestelmä, joka koostuu kaspaasiproteiinista (tai useista proteiineista) ja DNA-sekvensseistä ("kaseteista"), CRISPR taistelee bakteerien tunkeutujia vastaan. Tämä järjestelmä tunnistaa ja "leikkaa" viruksen bakteerin DNA:sta melko tarkasti. Oikeat sakset DNA:lle. Jo meidän aikanamme tiedemiehet ovat löytäneet tavan saada tämä järjestelmä toimimaan ihmisen eduksi. Esimerkiksi tämän proteiinin avulla voidaan tarkoituksellisesti muuttaa geenejä erittäin tarkasti. Tulevaisuudessa tämä voi olla läpimurto geneettisesti määrättyjen sairauksien ja onkologian hoidossa. Haluttujen ominaisuuksien antaminen ja ei-toivottujen ominaisuuksien poistaminen maatalouskasveissa ja eläimissä - ja täältä CRISPR-Cas löytää sovelluksen.
3. Kantasolut
Kantasolut ovat niitä soluja, jotka voivatsynnyttää ja kehittyä muita pitkälle erikoistuneita solutyyppejä. Kehon kasvun, kehityksen ja elämän aikana solut käyvät läpi erilaistumisprosessin, toisin sanoen kapea erikoistuminen rakenteeseen ja toimintaan: erytrosyytti (happea kuljettava punasolu), neuroni (hermosolu, joka välittää signaalin aivot), haiman beetasolut (se, joka tuottaa insuliinia) ja muut. Kantasolut ovat kuitenkin erityisten solujen esi-isiä. Jos opit hallitsemaan erilaistumisprosessia, voit saada minkä tahansa tyyppisiä soluja. Tämä puolestaan tekee mahdolliseksi kasvattaa elimiä (ja jopa kokonaisia organismeja) koeputkessa yhdestä ihmiseltä itseltään otetusta solusta. Esimerkiksi elinsiirtoa varten voitaisiin saada potilaan omia soluja käyttämällä. Tällaiset elimet ovat, kuten he sanovat, "kuten sukulaisia".
4. Bionic proteesit
Star Wars, Fullmetal Alchemist ja paljon muutamuut science fiction -elokuvat näyttävät meille proteesin ihmeitä (kun mekaaninen käsi tai jalka korvaa onnistuneesti kadonneen). Jotkut niistä ovat aivan todellisia tässä ja nyt. Nykyaikaiset bioniset tai biosähköiset proteesit pystyvät lukemaan signaalin lihaksistamme ja hermostamme, välittämään ne proteesin liikkuviin osiin ja siten saamaan ne liikkumaan omistajan tarpeiden mukaan. Eli proteesi on hallittavissa ja liikkuu lähes samalla tavalla kuin normaali ihmisen käsi, se on liikkuva ja paljon mukavampi kuin tavallisesti. Lisäksi nykyaikaiset proteesit voivat olla joko yksinkertaisia, jotka mahdollistavat vain kaikkien sormien puristamisen ja puristamisen kerralla, esimerkiksi käsien, tai monimutkaisempia, jotka mahdollistavat monipuolisemmat sormien liikkeet erikseen. Tällaisella proteesilla täydellisin motorinen toiminta on mahdollista. Joten nyt ihmisillä, jotka ovat menettäneet kätensä tai jalkansa (tai osan niistä) onnettomuuden seurauksena, on mahdollisuus korvata menetetyt ja, kuten sanotaan, palata töihin.
5. DNA-tietokone
Itse asiassa DNA-piiriä käyttämällä voidaan myösratkaista monia matemaattisia ongelmia. Muistakaamme, että DNA on erittäin pitkäketjuinen molekyyli, joka koostuu vain neljästä yksiköstä, jotka voidaan tavanomaisesti merkitä A, T, G ja C (nimien ensimmäisillä kirjaimilla). Näiden "kirjainten" sekvenssi koodaa tietoa proteiineista (eikä vain) ja siten koko ihmiskehosta, jota luetaan ja toteutetaan edelleen. Ja erityisten proteiinien avulla tätä tietoa voidaan myös tarkoituksella muuttaa. Entä jos koodaamme muita tietoja tällä tavalla? Vuonna 2019 luotiin ensimmäinen DNA-kiintolevy. Ohjelmointiin kehitetään erityisiä molekyylialgoritmeja. Tällainen DNA-tietokone voi tallentaa valtavan määrän tietoa ja suorittaa samanaikaisesti erittäin suuren määrän laskennallisia operaatioita suurella nopeudella.
Lue lisää:
Onko tiedettä olemassa äärimmäisissä olosuhteissa? Vastaamme numeroin
Yellowstonen supertulivuori osoittautui monta kertaa vaarallisemmaksi kuin tiedemiehet uskoivat
Muna pudotettiin avaruudesta: katso mitä sille tapahtui