Obecnie inwestuje się ogromne fundusze w badania nad CRISPR-Cas i hodowlę organów z roślin łodygowych
1. Sekwencjonowanie
Odkąd naukowcy odkryli, że DNA jest głównym repozytorium informacji dziedzicznej, najciekawszym i najważniejszym zadaniem było "odczytanie" jego przesłania.
Ta możliwość została zapewniona naukowcom przez pojawienie siętechnologie sekwencjonowania - określanie sekwencji DNA. Od momentu powstania pod koniec lat 70. XX wieku wiedza w tej dziedzinie znacznie się rozwinęła. Obecnie nadeszła trzecia generacja metod i technologii sekwencjonowania, ale cel wszystkich tych metod jest ten sam: „odczytać” łańcuch DNA. A znając sekwencję DNA można dowiedzieć się wszystkiego o zaletach i wadach ciała, jego możliwościach i potencjale. Innymi słowy, dziś możliwe jest sporządzenie kompletnego paszportu genetycznego. Niemniej jednak, po rozszyfrowaniu sekwencji DNA, nadal konieczne jest dokładne zrozumienie, w jaki sposób zmiany w niej zachodzą, wpływają na kształt/pracę/ilość białka i właściwości organizmu. To zrozumienie zapewni skok jakościowy w badaniach genetycznych.
2) Edycja genomu: CRISPR-Cas
Ogólnie rzecz biorąc, cała inżynieria genetyczna byłaby tego wartasklasyfikowany jako przełom w biotechnologii. Dziś ma w swoim arsenale kilka technik. Ale jeden z nich przyciąga szczególną uwagę. Jak się okazało, bakterie mają swoją „odporność” na wirusy (dokładniej na fagi – tak nazywa się wirusy bakteryjne). Specjalny system składający się z białka kaspazy (lub kilku białek) oraz sekwencji DNA („kasetek”) CRISPR walczy z intruzami w bakteriach. System ten dość dokładnie rozpoznaje i „wycina” wirusa z DNA bakterii. Prawdziwe nożyczki do DNA. Już w naszych czasach naukowcy znaleźli sposób, aby ten system działał z korzyścią dla człowieka. Na przykład za pomocą tego białka można celowo zmieniać geny z dużą precyzją. W przyszłości może to być przełom w leczeniu chorób uwarunkowanych genetycznie i onkologii. Aby nadać pożądane właściwości i pozbyć się niepożądanych u roślin rolniczych i zwierząt – i tutaj CRISPR-Cas znajdzie zastosowanie.
3. Komórki macierzyste
Komórki macierzyste to te komórki, które mogądają początek i rozwijają się w inne, bardziej wyspecjalizowane typy komórek. W procesie wzrostu, rozwoju i życia organizmu komórki przechodzą proces różnicowania, czyli wąskiej specjalizacji w budowie i funkcji: erytrocyt (czerwona krwinka przenosząca tlen), neuron (komórka nerwowa przekazująca sygnał w mózg), komórka beta trzustki (ta, która produkuje insulinę) i inne. Jednak komórki macierzyste są prekursorami specjalnych komórek. Jeśli nauczysz się kontrolować proces różnicowania, możesz uzyskać dowolny typ komórki. To z kolei umożliwi hodowanie narządów (a nawet całych organizmów) w probówce z pojedynczej komórki pobranej od samego człowieka. Na przykład narząd do przeszczepu można uzyskać przy użyciu własnych komórek pacjenta. Takie narządy będą, jak mówią, „jak krewni”.
4. Protezy bioniczne
Gwiezdne wojny, Fullmetal Alchemist i nie tylkoinne filmy science fiction pokazują nam cuda protetyki (kiedy mechaniczna ręka lub noga z powodzeniem zastępuje utraconą). Niektóre z nich są całkiem realne tu i teraz. Nowoczesne protezy bioniczne lub bioelektryczne są w stanie odczytać sygnał z naszych mięśni i nerwów, przekazać go do ruchomych części protezy i tym samym sprawić, by poruszały się zgodnie z potrzebami ich właściciela. Oznacza to, że proteza jest kontrolowana i porusza się prawie tak samo jak normalna ludzka ręka, jest ruchoma i znacznie wygodniejsza niż zwykle. Co więcej, nowoczesne protezy mogą być albo proste, pozwalające tylko na ściskanie i rozluźnianie wszystkich palców na raz, na przykład dłoni, albo bardziej złożone, pozwalające na bardziej zróżnicowane ruchy palców osobno. Dzięki takiej protezie możliwa jest najbardziej kompletna aktywność ruchowa. Teraz więc osoby, które w wyniku wypadku straciły rękę lub nogę (lub jej część) mają szansę na zrekompensowanie utraconej i, jak mówią, powrót do służby.
5. Komputer DNA
W rzeczywistości można to zrobić również za pomocą obwodu DNArozwiązać wiele problemów matematycznych. Przypomnijmy, że DNA jest cząsteczką o bardzo długim łańcuchu, składającą się jedynie z czterech typów jednostek, które umownie można oznaczyć A, T, G i C (pierwszymi literami ich nazw). W sekwencji tych „liter” kodowana jest informacja o białkach (i nie tylko), a co za tym idzie o całym organizmie człowieka, która jest odczytywana i wdrażana dalej. Za pomocą specjalnych białek informacje te można również celowo zmienić. A co jeśli zakodujemy w ten sposób jakiekolwiek inne informacje? W 2019 roku powstał pierwszy dysk twardy DNA. Opracowywane są specjalne algorytmy molekularne do programowania. Taki komputer DNA może przechowywać ogromną ilość informacji i jednocześnie wykonywać bardzo dużą liczbę operacji obliczeniowych z dużą szybkością.
Czytaj więcej:
Czy nauka istnieje w ekstremalnych warunkach? Odpowiadamy w liczbach
Superwulkan Yellowstone okazał się wielokrotnie bardziej niebezpieczny, niż sądzili naukowcy
Jajko zostało zrzucone z kosmosu: zobacz, co się z nim stało