כמויות עצומות של כסף מושקעות כעת במחקר מדעי של CRISPR-Cas וגידול איברים מתאי גזע.
1. רצף
מאז שמדענים גילו ש-DNA הוא השומר העיקרי של מידע תורשתי, המשימה המעניינת והחשובה ביותר הייתה "לקרוא" את המסר שלו.
הזדמנות זו ניתנה למדענים על ידי המראהטכנולוגיות רצף - קביעת רצף ה-DNA. מאז הקמתו בסוף שנות ה-70, הידע בתחום זה התקדם מאוד. נכון לעכשיו, הדור השלישי של שיטות וטכנולוגיות רצף הגיע, אבל המטרה של כל השיטות הללו זהה: "לקרוא" את שרשרת ה-DNA. ובהכרת רצף ה-DNA, ניתן ללמוד הכל על היתרונות והחסרונות של הגוף, היכולות והפוטנציאל שלו. במילים אחרות, כיום ניתן לערוך דרכון גנטי מלא. למרות זאת, לאחר פענוח רצף ה-DNA, עדיין יש צורך להבין כיצד בדיוק שינויים בו משפיעים על הצורה/עבודה/כמות החלבון ותכונות האורגניזם. הבנה זו היא שתיתן קפיצת מדרגה איכותית במחקר הגנטי.
2. עריכת הגנום: CRISPR-Cas
באופן כללי, כל ההנדסה הגנטית תהיה שווהמסווג כפריצת דרך בביוטכנולוגיה. כיום, יש לו מספר טכניקות בארסנל שלו. אבל אחד מהם מושך תשומת לב מיוחדת. כפי שהתברר, לחיידקים יש "חסינות" משלהם לנגיפים (ליתר דיוק, לפאג'ים - כך נקראים וירוסים חיידקיים). מערכת מיוחדת המורכבת מחלבון הקספאז (או מספר חלבונים) ורצפי DNA ("קלטות") CRISPR נלחם נגד פולשים בחיידקים. מערכת זו מזהה ו"חותכת" את הנגיף מה-DNA של החיידק בצורה מדויקת למדי. מספריים אמיתיות ל-DNA. כבר בתקופתנו, מדענים מצאו דרך לגרום למערכת זו לפעול לטובת האדם. לדוגמה, בעזרת חלבון זה ניתן לשנות באופן מכוון גנים בדיוק רב. בעתיד, זו עשויה להיות פריצת דרך בטיפול במחלות ובאונקולוגיה שנקבעו גנטית. לתת את המאפיינים הרצויים ולהיפטר מבלתי רצויים בצמחים ובבעלי חיים חקלאיים - וכאן CRISPR-Cas ימצא יישום.
3. תאי גזע
תאי גזע הם אותם תאים שיכוליםלהוליד ולהתפתח לסוגי תאים אחרים בעלי התמחות גבוהה יותר. בתהליך הגדילה, ההתפתחות והחיים של הגוף, התאים עוברים תהליך של התמיינות, כלומר התמחות צרה במבנה ובתפקוד: אריתרוציט (כדורית דם אדומה הנושאת חמצן), נוירון (תא עצב המעביר אות בגוף). המוח), תא בטא בלבלב (זה שמייצר אינסולין) ואחרים. עם זאת, תאי גזע הם אבותיהם של תאים מיוחדים. אם תלמדו לשלוט בתהליך ההתמיינות, תוכלו לקבל כל סוג של תא. זה, בתורו, יאפשר לגדל איברים (ואפילו אורגניזמים שלמים) במבחנה מתא בודד שנלקח מהאדם עצמו. לדוגמה, איבר להשתלה יכול להתקבל באמצעות התאים של המטופל עצמו. איברים כאלה יהיו, כמו שאומרים, "כמו קרובי משפחה".
4. תותבות ביוניות
Star Wars, Fullmetal Alchemist ועודסרטי מדע בדיוני אחרים מראים לנו את נפלאות התותבות (כאשר יד או רגל מכאניות מחליפות בהצלחה יד או רגל שאבדו). חלקם די אמיתיים כאן ועכשיו. תותבות ביוניות או ביו-אלקטריות מודרניות מסוגלות לקרוא את האות מהשרירים והעצבים שלנו, להעביר אותם לחלקים הנעים של התותב ובכך לגרום להם לנוע כפי שהבעלים שלהם צריך. כלומר, התותבת נשלטת ונעה כמעט כמו יד אדם רגילה, היא ניידת ונוחה הרבה יותר מהרגיל. יתר על כן, תותבות מודרניות יכולות להיות פשוטות, המאפשרות רק ללחוץ ולשחרר את כל האצבעות בבת אחת, למשל, ידיים, או מורכבות יותר, לאפשר תנועות אצבע מגוונות יותר בנפרד. עם תותבת כזו מתאפשרת הפעילות המוטורית השלמה ביותר. אז עכשיו לאנשים שאיבדו יד או רגל (או חלק מהם) כתוצאה מתאונה יש סיכוי לפצות על האבידה וכמו שאומרים לחזור לתפקיד.
5. מחשב DNA
למעשה, באמצעות מעגל ה-DNA, אפשר גםלפתור בעיות מתמטיות רבות. הבה נזכיר ש-DNA הוא מולקולת שרשרת ארוכה מאוד המורכבת מארבעה סוגי יחידות בלבד, שניתן לכנותן באופן קונבנציונלי A, T, G ו-C (באותיות הראשונות של שמם). רצף ה"אותיות" הללו מקודד מידע על חלבונים (ולא רק), ולפיכך, על כל גוף האדם, שנקרא ומיושם בהמשך. ובעזרת חלבונים מיוחדים, ניתן גם לשנות את המידע הזה בכוונה. מה אם נקודד כל מידע אחר בדרך זו? בשנת 2019 נוצר הכונן הקשיח הראשון מסוג DNA. אלגוריתמים מולקולריים מיוחדים לתכנות נמצאים בפיתוח. מחשב DNA כזה יכול לאחסן כמות עצומה של מידע ובו זמנית לבצע מספר רב מאוד של פעולות חישוביות במהירות גבוהה.
קרא עוד:
האם מדע קיים בתנאים קיצוניים? אנחנו עונים במספרים
הר הגעש ילוסטון התברר כמסוכן פי כמה ממה שחשבו המדענים
הביצה נשמטה מהחלל: תראה מה קרה לה