Sintetička biologija

Из Википедије, слободне енциклопедије
Иди на навигацију Иди на претрагу

Sintetička biologija je naziv za interdisciplinarnu oblast biologije i inženjerstva.

Ova oblast objedinjuje veliki broj disciplina, a neke od njih su: molekularna biologija, biotehnologija, genetičko inženjerstvo, sistemska biologija, biofizika, električno inženjerstvo, računarski inženjering, kontrolno inženjerstvo i evoluciona biologija.

Definicija[уреди]

S obzirom na interdisciplinarnost sintetičke biologije, ne postoji jedinstvena definicija ovog pojma. Neke od mnogobrojnih definicija su:

"Sintetička biologija predstavlja dizajn i konstrukciju novih bioloških sistema, uređaja i gradivnih delova sistema kao i redizajniranje postojećih prirodnih sistema u korisne svrhe"[1]

ili

"Sintetička biologija predstavlja inženjerstvo u biologiji: sintezu kompleksnih bioloških sistema koji obavljaju funkcije koje ne postoje u prirodi. Inženjerska perspektiva može biti primenjena na bilo kom hijerarhijskom stupnju bioloških struktura - od pojedinačnih molekula do celih ćelija, tkiva i organizama. Ukratko, sintetička biologija ima za cilj da omogući dizajniranje "bioloških sistema" na racionalan i sistematičan način"[2].

Prethodeća otkrića[уреди]

Razvoj izvesnih tehnologija bio je od presudnog značaja za začetak i uspon sintetičke biologije[3]:

Tom Najt je 2003. godine stvorio BioBrick koncept - standardizovane sekvence DNK koje primenu nalaze u kontruisanju sintetičkih biološih kola;

Tehnologija veštačke sinteze gena, popularno nazvana "DNK printing", omogućila je veoma brzo i efikasno kreiranje DNK sekvenci u laboratorijskim uslovima;[4]

Razvoj metoda DNK sekvenciranja omogućio je dešifrovanje genoma organizama koji se javljaju u prirodi, a samim tim i upoznavanje sa sekvencama koje mogu biti korišćene u sintetičkoj biologiji. S druge strane, sekvenciranje DNK omogućava i određivanje sekvence veštačkih molekula DNK, kao i dešifrovanje sintetičkih sistema i organizama.[5]

Primena[уреди]

Biološko računarstvo[уреди]

Pojam biološki računar odnosi se na konstruisan biološki sistem koji je u stanju da izvodi računarske operacije. Konstruisanjem različitih logičkih kapija u brojnim organizmima pokazano je da su ćelije sposobne da izvode jednostavne logičke operacije.[6]

Biosenzori[уреди]

Biosenzori predstavljaju organizme, najčešće bakterije, konstruisane tako da izveštavaju o prisustvu određenih spoljašnjih faktora, kao što su, na primer, neki teški metali.[7]

Ćelijska transformacija[уреди]

Ćelijska transformacija predstavlja mogućnost transformacije ćelije ubacivanjem sintetičkih DNK molekula ili pak čitavog genoma. Nakon integracije sintetičkog DNK molekula, ćelija zadobija nove sposobnosti ili dolazi do promene njenog fenotipa.[8]

Sinteza novih proteina[уреди]

Jedna od primena je i sinteza novih proteina čija funkcija odgovara funkciji već postojećih proteina ili je poboljšava. Jedan od primera je sinteza troheliksnog svežnja, koji, poput hemoglobina, vezuje kiseonik, ali ne i ugljen-dioksid.[9] Takođe, na ovaj način može se ostvariti jeftinija sinteza industrijskih enzima kao i veći prinos. Jedan od primera u biotehnologiji je metaboličko inženjerstvo i primena bakterijske rekombinantne DNK u hiperprodukciji proizvoda koji mogu služiti kao lekovita sredstva ili fermenti.[10]

Sintetički život[уреди]

Veoma značajna tema koja se tiče sintetičke biologije jeste sintetički život, odnosno veštačko kreiranje živih bića. "Veštačka ćelija" je kompletno sintetička ćelija koja bi sadržala makromolekule i bila sposobna da skladišti energiju, održava jonski gradijent, skladišti informacije i mutira. Ovakva ćelija još uvek nije kreirana.[11] Krejg Venter, sa JCVI, uspeo je da konstruiše potpuno sintetički genom, koji je ubačen u bakterijsku ćeliju bez genoma, nakon čega je ćelija bila sposobna da raste i da se razmnožava.[12]

Ostalo[уреди]

Sintetički lanci DNK mogu poslužiti za skladištenje digitalnih informacija[13]. S druge strane, neka fundamentalna istraživanja baziraju se na proučavanju efekata povećanja broja vrsta nukleotida[14] i aminokiselina[15] koje ulaze u sastav ćelije. Jedna od potencijalnih primena znanja iz ove oblasti može biti i produkcija resursa potrebnih astronautima iz supstanci poslatih sa Zemlje. Produkcija iz lokalnih resursa takođe bi mogla biti značajna i prilikom kolonizacije Marsa.[16]

Bioetika i sigurnost[уреди]

Sintetička biologija otvara mnoga etička i sigurnosna pitanja. Međutim, kako većina tih pitanja datira još iz vremena otkrića tehnika genetičke modifikacije i rekombinacije DNK, većina nadležnosti već ima način na koji reguliše genetički inženjering.[17] Neka od etičkih pitanja tiču se kontrole i pristupa proizvodima sintetičke biologije, patentiranja živih organizama kao i inženjeringa na embrionima.[18]

Reference[уреди]

  1. ^ „Synthetic biology: biology by design”. Приступљено 18. 3. 2018. 
  2. ^ „Synthetic biology: promises and challenges”. Приступљено 18. 3. 2018. 
  3. ^ „A survey of enabling technologies in synthetic biology”. Приступљено 18. 3. 2018. 
  4. ^ „DNA Synthesis, Assembly and Applications in Synthetic Biology”. Приступљено 18. 3. 2018. 
  5. ^ „Designing biological systems: Systems Engineering meets Synthetic Biology”. Приступљено 18. 3. 2018. 
  6. ^ „Recent advances and opportunities in synthetic logic gates engineering in living cells”. Приступљено 21. 3. 2018. 
  7. ^ „A5SYNTHETIC BIOLOGY AND THE ART OF BIOSENSOR DESIGN”. Приступљено 21. 3. 2018. 
  8. ^ „Eureka! Scientists unveil giant leap towards synthetic life”. Приступљено 21. 3. 2018. 
  9. ^ „Design and engineering of an O(2) transport protein”. Приступљено 21. 3. 2018. 
  10. ^ „Toward metabolic engineering in the context of system biology and synthetic biology: advances and prospects”. Приступљено 21. 3. 2018. 
  11. ^ „A giant step towards artificial life?”. Приступљено 21. 3. 2018. 
  12. ^ „< Scientists Reach Milestone On Way To Artificial Life”. Приступљено 21. 3. 2018. 
  13. ^ „Next-Generation Digital Information Storage in DNA”. Приступљено 21. 3. 2018. 
  14. ^ „A semi-synthetic organism with an expanded genetic alphabet”. Приступљено 21. 3. 2018. 
  15. ^ „Expanding the Genetic Code for Biological Studies”. Приступљено 21. 3. 2018. 
  16. ^ „Synthetic Biology for Space Exploration: Promises and Societal Implications”. Приступљено 21. 3. 2018. 
  17. ^ „NEW DIRECTIONS The Ethics of Synthetic Biology and Emerging Technologies”. Архивирано из оригинала на датум 18. 01. 2017. Приступљено 21. 3. 2018. 
  18. ^ „The moral imperative to continue gene editing research on human embryos”. Приступљено 21. 3. 2018. 

Spoljašnje veze[уреди]