Do vedeckého výskumu CRISPR-Cas a pestovania orgánov z kmeňových buniek sa teraz investuje obrovské množstvo peňazí.
1. Sekvenovanie
Odkedy vedci zistili, že DNA je hlavným uchovávateľom dedičnej informácie, najzaujímavejšou a najdôležitejšou úlohou bolo „prečítať“ jej posolstvo.
Túto príležitosť poskytol vedcom vzhľadsekvenačné technológie – určenie sekvencie DNA. Od svojho vzniku koncom 70. rokov 20. storočia znalosti v tejto oblasti veľmi pokročili. V súčasnosti prichádza tretia generácia metód a technológií sekvenovania, ale cieľ všetkých týchto metód je rovnaký: „prečítať“ reťazec DNA. A vďaka znalosti sekvencie DNA sa môžete dozvedieť všetko o výhodách a nevýhodách tela, jeho schopnostiach a potenciáli. Inými slovami, dnes je možné vyhotoviť kompletný genetický pas. Po dešifrovaní sekvencie DNA je však stále potrebné presne pochopiť, ako zmeny v nej ovplyvňujú tvar / prácu / množstvo proteínu a vlastnosti organizmu. Práve toto pochopenie prinesie kvalitatívny skok v genetickom výskume.
2. Úprava genómu: CRISPR-Cas
Vo všeobecnosti by všetko genetické inžinierstvo stálo za toklasifikovaný ako prelom v biotechnológii. Dnes má vo svojom arzenáli množstvo techník. Jeden z nich však priťahuje osobitnú pozornosť. Ako sa ukázalo, baktérie majú svoju vlastnú „imunitu“ voči vírusom (presnejšie voči fágom – tak sa nazývajú bakteriálne vírusy). Špeciálny systém pozostávajúci z proteínu kaspázy (alebo niekoľkých proteínov) a sekvencií DNA („kaziet“) CRISPR bojuje proti votrelcom v baktériách. Tento systém pomerne presne rozpozná a „vystrihne“ vírus z DNA baktérie. Skutočné nožnice na DNA. Vedci už v našej dobe našli spôsob, ako zabezpečiť, aby tento systém fungoval v prospech človeka. Napríklad pomocou tohto proteínu je možné cielene meniť gény s veľkou presnosťou. V budúcnosti by to mohol byť prelom v liečbe geneticky podmienených ochorení a onkológie. Dodať požadované vlastnosti a zbaviť sa tých nežiaducich v poľnohospodárskych rastlinách a zvieratách – a tu CRISPR-Cas nájde uplatnenie.
3. Kmeňové bunky
Kmeňové bunky sú tie bunky, ktoré môžuvznikajú a vyvíjajú sa do ďalších vysoko špecializovaných typov buniek. Bunky v procese rastu, vývoja a života tela prechádzajú procesom diferenciácie, teda úzkej špecializácie v štruktúre a funkcii: erytrocyt (červená krvinka, ktorá prenáša kyslík), neurón (nervová bunka, ktorá prenáša signál v mozog), beta bunka pankreasu (tá, ktorá produkuje inzulín) a ďalšie. Kmeňové bunky sú však progenitormi špeciálnych buniek. Ak sa naučíte ovládať proces diferenciácie, môžete získať akýkoľvek typ bunky. To zase umožní pestovať orgány (a dokonca celé organizmy) v skúmavke z jedinej bunky odobratej od samotného človeka. Napríklad orgán na transplantáciu možno získať pomocou pacientových vlastných buniek. Takéto orgány budú, ako sa hovorí, „ako príbuzní“.
4. Bionické protézy
Star Wars, Fullmetal Alchemist a ďalšieiné sci-fi filmy nám ukazujú zázraky protetiky (keď mechanická ruka alebo noha úspešne nahradí stratenú). Niektoré z nich sú celkom reálne tu a teraz. Moderné bionické alebo bioelektrické protézy sú schopné čítať signál z našich svalov a nervov, prenášať ich na pohyblivé časti protézy a tým ich rozhýbať tak, ako ich majiteľ potrebuje. To znamená, že protéza sa ovláda a pohybuje sa takmer rovnako ako bežná ľudská ruka, je mobilná a oveľa pohodlnejšia ako zvyčajne. Okrem toho môžu byť moderné protézy buď jednoduché, umožňujúce iba stlačiť a uvoľniť všetky prsty naraz, napríklad ruky, alebo zložitejšie, umožňujúce samostatne rôzne pohyby prstov. S takouto protézou je možná najkompletnejšia motorická aktivita. Takže ľudia, ktorí v dôsledku nehody prišli o ruku alebo nohu (alebo jej časť), majú šancu nahradiť si stratenú a, ako sa hovorí, vrátiť sa do služby.
5. Počítač DNA
V skutočnosti je to možné aj pomocou obvodu DNAvyriešiť veľa matematických problémov. Pripomeňme si, že DNA je molekula s veľmi dlhým reťazcom pozostávajúca iba zo štyroch typov jednotiek, ktoré možno bežne označiť A, T, G a C (podľa prvých písmen ich názvov). Postupnosť týchto „písmen“ kóduje informácie o proteínoch (nielen), a teda o celom ľudskom tele, ktoré sa ďalej čítajú a implementujú. A pomocou špeciálnych proteínov možno tieto informácie aj cielene meniť. Čo ak takto zakódujeme akékoľvek iné informácie? V roku 2019 bol vytvorený prvý pevný disk DNA. Vyvíjajú sa špeciálne molekulárne algoritmy na programovanie. Takýto DNA počítač dokáže uložiť obrovské množstvo informácií a súčasne vykonávať veľmi veľké množstvo výpočtových operácií vysokou rýchlosťou.
Čítaj viac:
Existuje veda v extrémnych podmienkach? Odpovedáme v číslach
Yellowstonský supervulkán sa ukázal byť mnohokrát nebezpečnejší, ako si vedci mysleli
Vajíčko spadlo z vesmíru: pozrite sa, čo sa s ním stalo