10 مارس، نشرت "العلم" مجلة سبع مواد عرض النتائج الأولية لتخليق الاصطناعي الأول في العالم من أشكال الحياة حقيقية النواة في عملية تصنيع أدلى - بالتعاون مع العلماء الدوليين الانتهاء من خمسة الاصطناعية الخميرة كروموسوم 16 الجين. أكثر أهمية هو أن الذي تتم المهام الجين أربعة تجميعي من العلماء الصينيين.

جينات الخميرة تشارك في تركيب العلماء الصينيين يخططون الممثلين، من اليسار إلى اليمين: لي بينغ تشى، داي Junbiao، هوان مينغ، ينغ يوان جين شين يوي

ومن المعروف جيدا في مجال البيولوجية بدائيات النوى و حقيقيات النوى الشعبة الأنواع مؤشر مهم، والفرق بين البلدين يكمن تعقيد المادة الوراثية بشكل كبير. DNA الهندسة الوراثية من البكتيريا الأكثر شيوعا حول بدائيات النواة هناك 4 مليون زوج الأساس (أزواج قاعدة الحمض النووي هي معظم الوحدات الأساسية، أي ما مجموعه أربعة أنواع: الأدينين - الثايمين، السيتوزين - جوانين). وقد بحث تكنولوجيا الماضية توليفها بنجاح الجينوم البكتيري.

ولكن على النقيض من ذلك، النباتات والحيوانات كممثل للDNA حقيقية النواة معقدة جدا. دراسة الخميرة، على سبيل المثال، وهناك حوالي 12 مليون زوج قاعدي ، الفطريات والحيوانات والنباتات وغيرها أكثر من ذلك، وغالبا ما تحتوي على مئات الملايين إلى المليارات حتى من قاعدة أزواج من المعلومات. ولذلك، من أجل تحقيق التوليف النهائي من الجينات من الكائنات العليا، يجب أن نبدأ مع الخميرة حقيقية النواة وحيدة الخلية للبدء.

كما هو مبين أعلاه، والعلماء يحاولون استخدام DNA لخلق خلايا الخميرة الاصطناعية تماما

لذلك، وهناك مشروع يسمى خميرة الخباز الجينوم التوليف خطة (Sc2.0 الخطة) مشروع بحثي بدأ في عام 2012 من قبل الأكاديمية الوطنية للعلوم شى جيه فو بيرك، الولايات المتحدة الأمريكية، الصين (جامعة تيانجين وجامعة تشينغهوا وبكين الجينوم معهد شنتشن)، والمملكة المتحدة وفرنسا واستراليا وسنغافورة وغيرها من البلدان 20010 العلماء والمؤسسات البحثية المعنية في تقسيم العمل والتعاون، والتي تهدف إلى إعادة تصميم وتركيب جميع الكروموسومات 16 من S. الخباز.

قيمة هذه المسألة الأكاذيب، من جهة يمكن أن يساعد الناس على فهم بعض الأسئلة البيولوجية الأساسية أكثر عمقا. حتى الآن، وفريق البحث كامل لفهم على الخميرة كان تقدما هائلا، بما في ذلك ما هو ضروري الجينات للحفاظ على حياة الخميرة، الخميرة ما الجينات اللازمة لتوسيع. باحثون من التجربة والخطأ مرات عديدة لكثير من المدارس الثانوية: تحول خفية من الشفرة الوراثية قد قرر الخلايا حيا أو ميتا.

من ناحية أخرى، فإن القيمة الأهم من ذلك هو أن يمكن تسريع تطبيق مزيد من الخميرة المعدلة وراثيا. قبل إعادة توليف الخميرة هي في الواقع أنواع مختلفة من الخميرة يمكن أن تتطور لأغراض مختلفة، على سبيل المثال، قد يكون بعض من السكريات إلى الخميرة الكحول يمكن استخدامها لإنتاج الوقود الحيوي أو المشروبات في حين أن البعض يمكن أن تستخدم لتتحلل الخميرة معينة البروتين. تسريع عملية التطبيق يمكن أن تجعل جميع مجالات الطب والطاقة والبيئة والزراعة والصناعة وغيرها كانت الخميرة متسقة.

ومع ذلك، فإن العملية برمتها من حقيقة الخميرة الجينات التوليف لا النقي "خلق من العدم." الورقة الأولى مؤلف العلمي للمشروع، وقالت الاصطناعية الأحياء سارة ريتشاردسون: "نحن لم يخالف قوانين الطبيعة، وإعداد الجينوم الخميرة هو أكثر مثل نوع واحد من السلوك المستأنسة بدلا من النشاط الإبداعي - تماما كما البشر لم تخلق كلب، وأصبح مجرد المستأنسة الكلب الذئب نفس السبب. "

لهذا الرأي، يرى الفريق بأكمله ثابت نسبيا، وأوضح المركز الطبي لجامعة نيويورك انجون جيف Boeke: "ما نقوم به هو أساسا التطور المتسارع للخميرة."

جيف Boeke

في الواقع، في التجارب الخاصة بعلم الحياة في الماضي، يكون علماء الأحياء بالفعل الكثير من أدوات الهندسة الوراثية المتاحة. على سبيل المثال، كريسبر / Cas9 تكنولوجيا الجينات التحرير علماء البيولوجيا قد تسمح مثالي ليحل محل "فقدت" بعض الجينات والجينات مع قسم آخر، تكنولوجيا الحمض النووي المؤتلف يمكنك "خدعة" البكتيريا لإنتاج الأنسولين البشري، وبالتالي لعلاج المرضى الذين يعانون من مرض السكري.

في المقابل، تأليف مشروع الخميرة هو إعادة كتابة التوليف كامل ومجموعة وراثية. لذلك، صعوبة في تشغيل يمكن أن يتصور . هنا سوف DT يونيو إكمال الخطوات الخمس التوليف الجيني للقيام وصف شيء:

1. كروموسوم التصميم على الكمبيوتر

كما العلماء يعدلون الجينوم الموجودة حاليا، بدلا من ملفقة من فراغ. لذلك هم تسلسل المعلومات إلى كمبيوتر يعمل على كروموسوم الخميرة، وإجراء تغييرات صغيرة. معظم التغييرات أكثر ملتزمة الجينات صنع مكافحة التشوهات الخلقية. في هذه الحالة، والعلماء القيام به والتغييرات لا تختفي بسهولة في المستقبل.

طفرة جينية

في هذه العملية، والعلماء بالإضافة إلى الحذر من أي DNA لا يحمل الشفرة الوراثية للمنطقة التعبئة، ولكن أيضا للتفكير الصعب تحديد هذه الجينات الخميرة اللازمة للبقاء على قيد الحياة. وقال ريتشاردسون "يديك عليها يجب أن نكون حذرين".

2. تأكد من أن الجدوى للتصميم

مهندس معماري يمكن استخلاص هائما تتخيل الأكثر مبنى جميل، ولكن إذا قال المهندس أنه لا يمكن بناء، فمن ذهب. تصميم DNA هو أيضا مشابهة جدا. يجب تجميع كروموسوم من شظايا الحمض النووي صغيرة، ويجب أن يكون الرهينة هذه الشظايا في مواقع محددة. في بعض الأحيان، ومع ذلك، لا يلتصق بعض شظايا الحمض النووي خلال عملية التجميع.

الحمض النووي تصنيع

كل الخميرة الصبغي 16 يحتوي على 100،000 أزواج قاعدة DNA. ولكن الآن، لا DNA "الطابعة" انتاج مستقر تماما لذلك العديد من الأزواج الأساسية. لذلك، علم لديك عائلة كتلة تصنيع DNA، كل 60 الى 100 زوج قاعدي. "كل قطعة يجب توليفها على حدة، ومقارنة مع التصميم لدينا، للتأكد"، وقال ريتشاردسون.

موظفي المختبر يمكن تجميعها من قبل عن كتلة عشرة جينات هذا إنتاج جزء DNA تحتوي على 600 زوجا الأساس، ثم، وبعد ذلك هذه القطع الكبيرة معا، ما لا نهاية، حتى الجينات سلسلة خلق 10000 زوج قاعدي.

4. الصبغي الأصلي استبدال كروموسوم اصطناعي

في حالة التفتيش على السلامة الصارمة، يتم إدخال تركيب واحد جديد في كروموسوم بدلا من إدراجها في وقت واحد - هذه هي عملية مضنية جدا. إذا كان جزء الجينات التي أدت إلى الخطأ خلال الخلية بأكملها للموت، وأنهم يعلمون أن جزءا من الشفرة الوراثية لديهم مشكلة.

الكروموسومات اصطناعية معبأة جميع في خلية الخميرة

فقط أربع خطوات قبل عملية التصنيع من كروموسوم، والخميرة وما مجموعه 16 الكروموسومات. قبل التوليف، وسيتم توزيع هذه الكروموسومات 16 في كل من سلالات الخميرة مختلفة.

وسوف يكون القادم عملية مزعجة للغاية، يحتاج العلماء لجعل سلالات الخميرة تولد، حتى يتسنى لجميع الكروموسومات 16 (بالإضافة إلى كروموسوم اضافي جديد)، يمكننا جميعا الوقوع في نفس الخلية للذهاب.

ولكن هذا لا يعني بالضرورة خلق نوع جديد - الخميرة خلية الخميرة 2.0 تتصل أي العام تختلف عن آلية الشكل والعملية.

خلايا الخميرة

وباختصار، فقد أكد العلماء مرارا وتكرارا أنهم لا يخلق الحياة من لا شيء. واضاف "اننا بدأت المواد الكيميائية غير هامدة إلى مزجها ومن ثم القفز فجأة من كومة من الحياة"، وقال Boeke. "نحن خلية حية من البداية الى النزوح داخل DNA".

ولكن العلماء لا تزال تفعل ذلك رائعة - أنهم لا يخلقون الحياة، فهي في تجميل الحياة.

هذا هو مجرد بداية؟ توليف الجينات البشرية حتى أكثر مذهلة

على الرغم من أن نظام الخميرة الجينوم التوليف لم يكتمل الهدف النهائي، ولكن أكثر طموحا "مشروع الجينوم" تمت مناقشته مرارا وتكرارا. هدفها هو وقد اتخذت أيضا تركيب أشكال أكثر تقدما من الجينوم النباتية أو الحيوانية، وحتى الجينوم البشري في الاعتبار.

لكن البرنامج لم يبدأ تسبب بالفعل العديد الأحياء، البيئة والأخلاقيين تقلق، كما يقولون، هذه الفكرة غير واقعية، ولكن تشمل أيضا القضايا الأخلاقية الشائكة جدا - مرة واحدة معينة الجين التوليف البيولوجي في العالم الطبيعي، قد تجلب الضرر غير متوقع.

وفي هذا الصدد، وهو زميل بارز في مركز للهندسة الوراثية والاجتماعي تود Kuiken جامعة ولاية نورث كارولينا، وقال: "هذا هو تشبه الى حد بعيد الأنواع الغازية في الوقت الحالي."

الأنواع الغازية

وعلاوة على ذلك أيضا وأعتقد أن، سوف الارهابيين يستخدمون هذه التكنولوجيا لإنتاج أسلحة بيولوجية ضارة للغاية. هكذا يقول Boeke، يتم أخذ مشروع الخميرة أيضا الحرص على ضمانات التفاصيل والرقابة الصارمة. لكنه اعترف، التوليف النهائي من الجينوم البشري لا يزال حدثا احتمال كبير.

"إن مصدر القلق الأكبر الحالي هو أن الناس سوف فجأة يوم واحد ونحن" جعلت "من شخص واحد". وقال Boeke، "ونحن مصرين جدا، يجب أن يتم تطبيق التكنولوجيا لدينا فقط في علاج الأمراض المرتبطة الهندسة خلية أعلاه، لا ينبغي لنا أن محاولة إنشاء حقا البيولوجية من لقمة العيش. "

وبالإضافة إلى ذلك، بحتة من الناحية الفنية، وكان العلماء في لا جولا، كاليفورنيا علم الجينوم الاصطناعي دانيال غيبسون أيضا تحفظات. له "MIT تقنية مراجعة"، وقال الخميرة هي المسؤولة عن فريق المشروع الفني تستخدم بما فيه الكفاية المتقدمة، وهذا الأسلوب لا يمكن توليفها في الجينوم البشري.

وفي الوقت نفسه، لم يتخذ تكلفة ضخمة في الاعتبار، فقط تركيب هذه الخميرة الجينوم سيكلف حوالي 1.25 مليون $ (لا تفكر في تكاليف العمالة تكلفة)، وهلم جرا، الاصطناعية DNA الإنسان ربما تنفق حوالي 300 مليون $.

الأهم من، والتقليل من شأن فريق المشروع الخميرة بوضوح التأثير المحتمل على البيئة على الكائنات الاصطناعية - ولكن اثنين من عوالم الطبيعة والمختبر. وقال دانييل جيبسون: "إن الهدف من خلق هذه المخلوقات هو السماح لهم تنمو في بيئة معملية."

دانيال غيبسون

لذلك، من حيث الوضع الراهن، الاصطناعية الإنسان كروموسوم أساسا سيلعب دورا هاما في العلاج الجيني في المستقبل، على سبيل المثال، لتحل محل الجينات المعيبة واحد في جسم الإنسان مع كروموسوم اصطناعي صغير. جامعة هارفارد مهندس البيولوجي باميلا فضة ل "معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا تكنولوجي ريفيو"، وقال العلماء قد أدرك يوم واحد بسهولة تصميم وبناء كروموسوم، بدلا من أن يطلب منهم الآن فريق بحثي كبير.

في هذه اللحظة، والنظر في الجينات البشرية الاصطناعية لا يزال مبكرا جدا، حتى لو كان ذلك اليوم سوف تذهب إلى، وينبغي أيضا أن تكون طويلة بعد الأشياء.

بدلا من ذلك، فإننا نولي المزيد من الاهتمام إلى العدد الفعلي للتكنولوجيا التوليف الجيني الحالية قادمة. كما قال فضة: "التوليف أيا كان، قفزة التكنولوجيا اللازمة، بحيث يمكن أن تجعل من أسرع وأفضل للتنمية."