Википедија

Sintetička biologija

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”. doi:10.1007/s00253-014-6298-y. 
  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 18. 01. 2017. г. Приступљено 21. 3. 2018. 
  18. ^ „The moral imperative to continue gene editing research on human embryos”. doi:10.1007/s13238-015-0184-y. 

Spoljašnje veze

уреди
Преузето из „https://sr.wiki.x.io/w/index.php?title=Sintetička_biologija&oldid=27806340”