Synthetisches menschliches Genom: Warum es wichtig ist
Inhaltsverzeichnis:
- Das menschliche Genom billiger schreiben
- Herausforderungen, damit es funktioniert
- Anwendungen für synthetisches menschliches Genom
- Hohe Kosten für synthetisches Genom
Es ist wie in Science Fiction.
Starten Sie Ihren Computer. Wählen Sie die Eigenschaften, die Sie wollen - vielleicht braune Augen oder musikalische Fähigkeiten oder Resistenz gegen Krebs.
AdvertisementAdvertisementUnd drücken Sie Start.
Eine Maschine in Ihrem Labor beginnt dann, die chemischen Bausteine der DNA zusammenzusetzen.
Am Ende werden Sie den gesamten genetischen Code - oder das Genom - haben, um einen Menschen zu erschaffen, der genau nach Ihren Spezifikationen entworfen wurde.
WerbungDieses Szenario ist jetzt nicht möglich, aber eine Gruppe von Wissenschaftlern hofft, es innerhalb von 10 Jahren zu verwirklichen - oder zumindest technisch machbar.
Einige Kritiker sind besorgt, dass diese Technologie zu Designerbabys oder genetischen Übermenschen führen könnte.
AdvertisementWerbungAber die Forschergruppe sagt, ihre Pläne seien weniger phantastisch, wenngleich sie sich im Bereich der Gentechnik verändern.
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Das menschliche Genom billiger schreiben
Das menschliche Genom besteht aus vier chemischen Untereinheiten - den Nukleotiden -, die den genetischen Code unserer DNA und Gene bilden.
Die Reihenfolge der Nukleotide bestimmt, wie unser Körper aussieht und funktioniert - obwohl auch Umweltbedingungen eine Rolle spielen.
Variationen im genetischen Code können zu Krankheiten wie Tay-Sachs-Krankheit, zystischer Fibrose und sogar Farbenblindheit führen. Die Modifikation dieser Teile des Genoms könnte diese Krankheiten heilen.
Wissenschaftler haben bereits die Fähigkeit, DNA-Abschnitte aus den Nukleotiden zu synthetisieren oder zu "schreiben".
Dies wurde mit Bakterien, Viren und Hefe gemacht. Und noch kürzere Stücke menschlicher DNA.
Aber nicht schnell genug oder billig genug, um die 3 Milliarden Basenpaare zu synthetisieren, die das gesamte menschliche Genom ausmachen.
AnzeigeDie Forscher hoffen, dass das neue Projekt den DNA-Effekt, den das Humangenomprojekt für das "Lesen" unserer genetischen Struktur leistet, in gleicher Weise steigern kann.
"Das primäre Ziel von HGP-write ist es, die Kosten für das Engineering und die Testung großer (0,1 bis 100 Milliarden Basenpaare) Genome in Zelllinien innerhalb von 10 Jahren um mehr als das Tausendfache zu reduzieren", schrieb die Gruppe 2. Juni in der Zeitschrift Science.
AdvertisementAdvertisementDazu gehören nicht nur das menschliche Genom, sondern auch andere Organismen, die für Landwirtschaft, öffentliche Gesundheit und medizinische Anwendungen wichtig sind.
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Herausforderungen, damit es funktioniert
Eine der Herausforderungen dieses Projekts besteht darin, das vollständige Genom oder einen Teil des Genoms zu erhalten. in eine Wirtszelle. Dieser Wirt könnte eine Säugerzelle oder ein anderer Organismus wie die Bakterien E sein.coli.
WerbungDer Aufbau eines Genoms von Grund auf unterscheidet sich auch erheblich von der Modifikation eines bestehenden Genoms - etwas, das jetzt mit Technologien wie CRISPR / Cas9 gemacht werden kann.
Wissenschaftler müssen das Genom so gestalten, dass die Zelle normal funktioniert. Dies kann durch die Verwendung von Computer-Software unterstützt werden. Einer der Hauptakteure des Projekts ist die Computer-Software-Firma Autodesk.
AdvertisementAdvertisementAber noch wichtiger wird es ein besseres Verständnis dessen, was jeder Abschnitt des Genoms tut, und Wissenschaftler beginnen gerade, die Oberfläche zu kratzen.
Die Gruppe hofft jedoch, dass ein "Learning by Building" -Ansatz ihnen helfen wird, in diesem Bereich Fortschritte zu erzielen.
"Sie kennen alle benötigten Teile [um ein Chromosom zu erstellen], also nehmen Sie diese Teile und bauen sie neu auf. Wenn es funktioniert, sieht man, dass Sie Recht hatten ", sagte Torsten Waldminghaus, Ph. D., ein synthetischer Mikrobiologe am LOEWE-Zentrum für Synthetische Mikrobiologie in Deutschland, der nicht an dem Projekt beteiligt ist.
Wie beim ersten Humangenomprojekt müssen neue Technologien entwickelt werden, um den Schreibprozess zu beschleunigen. Und um es billiger zu machen.
Die Forscher würden damit beginnen, kleinere Abschnitte des Genoms zu schreiben und zu längeren Stücken zu arbeiten. Dies wird schließlich Spillover-Vorteile haben.
"Tangible Produkte werden vielleicht erst langsam folgen, aber DNA billiger und in großem Maßstab zu schreiben, wird die Forscher effizienter und umfassender in ihrer Arbeit machen, was zu praktisch unbegrenzten Möglichkeiten für indirekte Produkte führt", Danielle Tullman Ercek, Ph. D., ein biochemischer Ingenieur an der Universität von Kalifornien, Berkeley, erzählte Scientific American.
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Anwendungen für synthetisches menschliches Genom
Mögliche Anwendungen, die aus diesem Projekt herauskommen könnten, reichen von relativ normal bis ethisch fragwürdig.
Eines dieser Pilotprojekte ist die Schaffung "ultrasicherer" Zellen, die gegen Viren und Krebs resistent sind.
Diese könnten in Form von Stammzellen vorliegen. Diese werden bereits bei Erkrankungen wie rheumatoider Arthritis und Lungenerkrankungen erprobt.
Stammzellen arbeiten zur Behandlung von Krankheiten, weil sie sich schnell vermehren können. Aber das ist auch ein Merkmal von Krebszellen. Eine der anhaltenden Bedenken gegenüber der Stammzelltherapie ist, dass die Stammzellen krebsartig werden.
Dies könnte vermieden werden, indem man Stammzellen mit einem synthetischen Genom entwirft, das weniger wahrscheinlich mutiert und Krebs verursacht.
"Eine synthetische Biologie-Variante, die so codiert ist, dass sie niemals kanzerös wird, wäre vorzuziehen", sagte Paul Freemont, Ph. D., Leiter der Sektion Strukturelle Biologie am Imperial College London, New Scientist.
Ein synthetisches Genom könnte auch verwendet werden, um das Genom eines anderen Tieres zu modifizieren. Organe von einem "humanisierten" Schwein könnten besser für die Transplantation in Menschen geeignet sein - weniger wahrscheinlich, dass sie vom Immunsystem der Person zurückgewiesen werden.
Ein Pilotprojekt sieht sogar vor, ein "Referenzgenom" zu erstellen, das die häufigsten Varianten aller Gene enthält.
Dies könnte dazu verwendet werden, Genvariationen einzeln zu testen, um zu sehen, wie sie die Funktion des Körpers oder die Entwicklung einer Krankheit beeinflussen.
"Sie könnten diesen leeren Schiefer, diesen einfachen Joghurt der Menschheit, verwenden, um die verschiedenen Gene einzubringen und herauszufinden", sagte George Church, Ph. D., Professor für Genetik an der Harvard University, New Scientist.
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Hohe Kosten für synthetisches Genom
Die Gruppe hofft, ihr Projekt später in diesem Jahr mit 100 Millionen Dollar von" öffentlichen, privaten, philanthropischen, Industrie und akademische Quellen aus der ganzen Welt. "
Dr. Francis S. Collins, Ph. D., Direktor des National Institutes of Health (NIH), sagte der NIH, eine der wichtigsten Finanzierungsagenturen in den Vereinigten Staaten, hat keine Pläne, diese Art von Projekt zu diesem Zeitpunkt zu finanzieren.
In einer Erklärung sagte Collins, dass das NIH "nicht die Zeit für die Finanzierung eines groß angelegten produktionsorientierten Projekts, wie es vorgeschlagen wurde, berücksichtigt hat".
Die Gesamtkosten für das 10-Jahres-Projekt werden voraussichtlich hoch sein, aber die Gruppe erwartet, dass sie weniger als die 3 Milliarden US-Dollar kostet, die für das erste Humangenomprojekt ausgegeben wurden.
Einige Forscher haben der Natur gesagt, dass das Projekt unnötigerweise die Anstrengungen bündelt, die bereits in Unternehmen in diesem Bereich unternommen werden.
Andere Kritiker bezweifeln, dass die genannten Vorteile der Gruppe die Kosten rechtfertigen.
"Ich denke, die Entwicklung von Werkzeugen zur Herstellung großer Gensequenzen ist ein wichtiges menschliches Ziel. Ein völlig neues [menschliches] Genom zu schaffen - das ist eine andere Art von Projekt ", sagte Laurie Zoloth, Ph. D., Bioethikerin an der Northwestern University, gegenüber Science.
Um Ängste abzubauen, dass Wissenschaftler eine neue Rasse von Übermenschen schaffen, sagte der Co-Leiter der Gruppe gegenüber Scientific American, dass Zellen, die ein synthetisches Genom enthalten, so konstruiert würden, dass man, wenn man jemals zu einem vollständigen Menschen herangewachsen sei, Ich kann mich nicht reproduzieren.
"Wir versuchen nicht, eine Armee von Klonen zu bilden oder eine neue Ära der Eugenik zu beginnen", sagte Jef Boeke, Ph. D., ein synthetischer Biologe am NYU Langone Medical Center, gegenüber Scientific American. "Das ist nicht der Plan. "
