Genome Manusia sintetis: Mengapa Penting

Ini seperti bahan fiksi ilmiah.

Booting komputer Anda. Pilihlah ciri-ciri yang Anda inginkan - mungkin mata coklat atau kemampuan musik atau ketahanan terhadap kanker.

AdvertisementAdvertisement

Dan tekan start.

Mesin di laboratorium Anda kemudian mulai mengumpulkan blok pembentuk DNA kimia.

Pada akhirnya, Anda akan memiliki keseluruhan kode genetik - atau genom - yang dibutuhkan untuk menciptakan manusia yang dirancang sesuai spesifikasi Anda.

AdvertisementAdvertisement

Tetapi kelompok peneliti mengatakan bahwa rencananya kurang fantastis, walaupun sama seperti perubahan permainan untuk bidang rekayasa genetika.

Read More: Apa itu Genomik? " Urutan nukleotida yang spesifik menentukan bagaimana tubuh dan fungsi tubuh kita - walaupun kondisi lingkungan juga memiliki efek.

Variasi dalam kode genetik dapat menyebabkan penyakit seperti penyakit Tay-Sachs, fibrosis kistik, dan bahkan buta warna. Memodifikasi bagian genom ini bisa menyembuhkan penyakit ini.

Ini telah dilakukan dengan bakteri, virus, dan ragi. Dan bahkan potongan DNA manusia lebih pendek.

Tapi tidak cukup cepat atau cukup murah untuk mensintesis 3 miliar pasang basa yang membentuk seluruh genom manusia.

Iklan

Para peneliti berharap proyek baru ini akan memberikan dorongan teknologi serupa untuk "menulis" DNA yang Proyek Genom Manusia lakukan untuk "membaca" struktur genetik kita.

"Tujuan utama penulisan HGP adalah untuk mengurangi biaya rekayasa dan pengujian genom berukuran besar (0. 1 sampai 100 miliar basa) dalam garis sel lebih dari 1.000 kali lipat dalam waktu 10 tahun," tulis kelompok tersebut. 2 Juni di jurnal Science.

AdvertisementAdvertisement

Ini tidak hanya mencakup genom manusia, tapi juga organisme lain yang penting untuk pertanian, kesehatan masyarakat, dan aplikasi medis.

Read More: Ilmuwan Dapat Sekarang Mengedit Genome One Letter at a Time »

Tantangan untuk Membuatnya Bekerja

Salah satu tantangan dalam membuat proyek ini adalah mendapatkan genom yang telah selesai, atau bagian dari genom, ke sel inang Host ini bisa menjadi sel mamalia atau organisme lain seperti bakteri

E.coli

Iklan

Membangun genom dari nol juga sangat berbeda dengan memodifikasi genom yang ada - sesuatu yang dapat dilakukan sekarang dengan teknologi seperti CRISPR / Cas9.

Para ilmuwan perlu merancang genom sehingga membuat sel bekerja normal. Hal ini dapat dibantu dengan penggunaan perangkat lunak komputer. Salah satu pemain utama dalam proyek ini adalah perusahaan perangkat lunak komputer Autodesk. AdvertisementAdvertisement Tetapi yang lebih penting lagi, ini akan memerlukan pemahaman yang lebih besar tentang apa yang dilakukan setiap bagian genom, dan ilmuwan baru mulai menggores permukaannya.

Kelompok ini berharap, pendekatan "belajar dengan membangun" akan membantu mereka membuat kemajuan di bidang ini.

"Anda tahu semua bagian yang dibutuhkan [untuk membuat kromosom], jadi Anda mengambil bagian ini dan membangunnya kembali. Jika fungsional, Anda tahu bahwa Anda benar, "kata Torsten Waldminghaus, Ph.D., seorang ahli mikrobiologi sintetis di Pusat LOUSTE untuk Mikrobiologi Sintetis di Jerman, yang tidak terlibat dalam proyek tersebut, mengatakan kepada Science news.

Seperti yang terjadi pada Human Genome Project yang pertama, teknologi baru perlu dikembangkan sepanjang jalan untuk mempercepat proses penulisan. Dan untuk membuatnya lebih murah.

Para peneliti akan memulai dengan menulis segmen genom yang lebih kecil dan bekerja sampai potongan yang lebih panjang. Hal ini pada akhirnya akan memiliki manfaat spillover.

"Produk berwujud mungkin lambat diikuti, tapi menulis DNA lebih murah dan dalam skala besar akan membuat periset lebih efisien dan komprehensif dalam pekerjaan mereka, yang menyebabkan potensi produk tak langsung yang tidak terbatas," Danielle Tullman Ercek, Ph. D., seorang insinyur biokimia di University of California, Berkeley, mengatakan kepada Scientific American.

Selengkapnya: Genomik vs Genetika - Pandangan yang Lebih Dekat »Penggunaan Genome Manusia Sintetis

Kemungkinan aplikasi yang dapat keluar dari proyek ini berkisar dari yang relatif normal hingga dipertanyakan secara etis.

Salah satu proyek percontohan ini adalah pembuatan sel "ultrasafe" yang tahan terhadap virus dan kanker.

Ini bisa berbentuk sel punca. Ini sudah diuji sebagai terapi untuk kondisi seperti rheumatoid arthritis dan penyakit paru-paru.

Sel induk bekerja untuk mengobati penyakit karena bisa berkembang biak dengan cepat. Tapi ini juga ciri dari sel kanker. Salah satu kekhawatiran tentang terapi sel induk adalah bahwa sel induk akan berubah menjadi kanker.

Ini bisa dihindari dengan merancang sel induk dengan genom sintetis yang cenderung tidak bermutasi dan menyebabkan kanker.

"Variasi biologi sintetis yang dikodekan untuk tidak pernah menjadi kanker akan lebih baik," Paul Freemont, Ph.D, kepala Bagian Biologi Struktural di Imperial College London, mengatakan kepada New Scientist.

Genom sintetis juga bisa digunakan untuk memodifikasi genom hewan lain. Organ dari babi "manusiawi" bisa lebih cocok untuk transplantasi ke orang - lebih kecil kemungkinannya untuk ditolak oleh sistem kekebalan tubuh seseorang.

Salah satu proyek percontohan bahkan menyerukan untuk menciptakan "genom referensi" yang mencakup varian paling umum dari semua gen.

Ini bisa digunakan untuk menguji variasi gen satu per satu untuk melihat bagaimana pengaruhnya terhadap fungsi tubuh atau perkembangan penyakit.

"Anda bisa menggunakan buku tulis kosong ini, yogurt manusia biasa ini, untuk mencocokkan gen yang berbeda dan mencari tahu," George Church, Ph D., seorang profesor genetika di Harvard University, mengatakan kepada New Scientist.

Read More: Terapi Sel Induk untuk Rheumatoid Arthritis »

Kelompok Neo Sintetis Tinggi

Kelompok ini berharap untuk meluncurkan proyek mereka akhir tahun ini dengan dana $ 100 juta dari" industri publik, swasta, filantropi, dan sumber akademis dari seluruh dunia "

Dr. Francis S. Collins, Ph.D., direktur National Institutes of Health (NIH), mengatakan bahwa NIH, salah satu agen pendanaan utama di Amerika Serikat, tidak memiliki rencana untuk mendanai proyek semacam ini pada saat ini.

Dalam sebuah pernyataan, Collins mengatakan bahwa NIH "belum mempertimbangkan waktu yang tepat untuk mendanai proyek berskala besar yang berorientasi pada produksi" seperti yang diusulkan.

Biaya keseluruhan untuk proyek 10 tahun kemungkinan besar akan sangat besar, namun kelompok tersebut memperkirakan akan menghabiskan biaya kurang dari $ 3 miliar untuk Proyek Human Genome pertama.

Beberapa peneliti mengatakan kepada Nature bahwa proyek tersebut tidak perlu memusatkan upaya yang telah dilakukan di perusahaan yang bekerja di bidang ini.

Kritikus lain mempertanyakan apakah keuntungan kelompok tersebut membenarkan biaya.

"Saya pikir mengembangkan alat untuk membuat urutan genetik yang besar merupakan tujuan penting manusia. Membuat genom [manusia] yang sama sekali baru - itu adalah jenis proyek yang berbeda, "Laurie Zoloth, Ph.D., seorang bioetika di Universitas Northwestern, mengatakan kepada Science.

Dalam upaya untuk menghilangkan ketakutan bahwa ilmuwan akan menciptakan ras baru superhumans, ketua kelompok tersebut mengatakan kepada Scientific American bahwa sel-sel yang mengandung genom sintetis akan dirancang sehingga jika seseorang ditanam ke manusia penuh, ia akan memenangkan ' t bisa bereproduksi.

"Kami tidak mencoba membuat sepasukan klon atau memulai era baru egenetika," Jef Boeke, Ph D., seorang ahli biologi sintetis di NYU Langone Medical Center, mengatakan kepada Scientific American. "Itu bukan rencananya. "