Мы используем файлы cookie.
Продолжая использовать сайт, вы даете свое согласие на работу с этими файлами.

Синтетична біологія

Другие языки:

Синтетична біологія

Подписчиков: 0, рейтинг: 0

У 2021 році дослідники представили метод біодруку для виробництва синтетичного м’яса, схожого на стейк.

Синтетична біологія (SynBio) — це багатодисциплінарна галузь науки, яка зосереджена на живих системах і організмах, і застосовує інженерні принципи для розробки нових біологічних частин, пристроїв і систем або для перепроектування існуючих систем у природі.

Це галузь науки, яка охоплює широкий спектр методологій з різних дисциплін, таких як біотехнологія, біоматеріали, матеріалознавство, біоінженерія, молекулярна біологія, генна інженерія, клітинна інженерія, тканинна інженерія, молекулярна інженерія, системна біологія, біофізика, електротехніка та комп'ютерна інженерія, еволюційна біологія та інші.

Синтетична біологія включає проектування та конструювання біологічних модулів, біологічних систем і біологічних машин або перепроектування існуючих біологічних систем для корисних цілей. Крім того, це галузь науки також зосереджена на інженерії нових властивостей вже існуючих організмів, щоб переробити їх для корисних цілей.

Суттєвих результатів у цій сфері досягла команда вчених начолі з Нобелевським лауреатом Гемілтоном Смітом, якими була створена штучна бактерія Сінтія.

Історія

1910: Перше ідентифіковане використання терміну «синтетична біологія» в публікації Стефана Ледюка Phéorie physico-chimique de la vie et générations spontanées. Він також зазначив цей термін в іншій публікації, La Biologie Synthétique у 1912 році.

1961: Джейкоб і Моно постулюють клітинну регуляцію за допомогою молекулярних мереж на основі свого дослідження lac-оперона в кишковій паличці та передбачили можливість збирати нові системи з молекулярних компонентів.

1973: перше молекулярне клонування та ампліфікація ДНК у плазміді опубліковано в PNAS Коеном, Боєром та ін. започатковують практичну синтетичну біологію.

1978: Арбер, Натанс і Сміт отримують Нобелівську премію з фізіології та медицини за відкриття ферментів рестрикції, що змусило Шибальського запропонувати редакційний коментар у журналі Gene: "Робота над рестрикційними нуклеазами не тільки дозволяє нам легко конструювати рекомбінантні молекули ДНК і аналізувати окремі гени, але також привела нас у нову еру синтетичної біології, де описуються й аналізуються не лише існуючі гени, але й можуть бути створені й оцінені нові генні схеми."

1988: Перша ампліфікація ДНК за допомогою полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР) з використанням термостабільної ДНК-полімерази опублікована в Science Mullis et al. Це уникало додавання нової ДНК-полімерази після кожного циклу ПЛР, таким чином значно спрощуючи мутагенез та збирання ДНК.

2000: Дві статті в журналі Nature повідомляють про синтетичні біологічні схеми, генетичний тумблер і біологічний годинник, шляхом поєднання генів у клітинах E. coli.

Стандартні візуальні символи Synthetic Biology Open Language (SBOL) для використання з BioBricks Standard

2003: Том Найт винайшов найпоширеніші стандартизовані частини ДНК, плазміди BioBrick. Ці частини стануть центральними для міжнародного конкурсу Genetically Engineered Machine (iGEM), заснованого в MIT наступного року.

2003: Дослідники розробляють шлях попередника артемізиніну в E. coli.

2004: Перша міжнародна конференція з синтетичної біології Synthetic Biology 1.0 (SB1.0) проводиться в Массачусетському технологічному інституті, США.

2005: Дослідники розробляють світлочутливу схему в E. coli. Інша група розробляє схеми, здатні формувати багатоклітинний візерунок.

2006: Дослідники розробляють синтетичну схему, яка сприяє проникненню бактерій у пухлинні клітини.

2010: Дослідники публікують у Science перший синтетичний бактеріальний геном під назвою M. mycoides JCVI-syn1.0. Геном виготовляється з хімічно синтезованої ДНК за допомогою рекомбінації дріжджів.

2011: Функціональні синтетичні плечі хромосом розроблені в дріжджах.

2012: Лабораторії Charpentier і Doudna публікують у Science програмування бактеріального імунітету CRISPR-Cas9 для націлювання на розщеплення ДНК. Ця технологія значно спростила та розширила редагування еукаріотичних генів.

2017: з'явився фреймворк OpenFermion Cirq, перша платформа з відкритим кодом для перекладу проблем хімії та матеріалознавства в квантові схеми. OpenFermion - це бібліотека для моделювання систем взаємодіючих електронів (ферміонів), що породжують властивості речовини. До OpenFermion розробникам квантових алгоритмів потрібно було вивчити значну кількість хімії та написати велику кількість коду, щоб зламати інші коди, щоб скласти навіть найосновніші квантові симуляції.

2019: Вчені з ETH Zurich повідомляють про створення першого генома бактерії під назвою Caulobacter ethensis-2.0, створеного повністю за допомогою комп’ютера, хоча спорідненої життєздатної форми C. ethensis-2.0 ще не існує.

2019: Дослідники повідомляють про виробництво нової синтетичної (можливо штучної) форми життєздатного життя, варіанту бактерії Escherichia coli, шляхом зменшення природного числа 64 кодонів у бактеріальному геномі замість 59 кодонів, щоб кодувати 20 амінокислот.

2020: вчений створив першого ксенобота, програмованого синтетичного організму, отриманого з клітин жаби та розробленого штучним інтелектом.

2021: вчені повідомили, що ксеноботи здатні до самовідтворення, збираючи вільні клітини в навколишньому середовищі, а потім формуючи нових ксеноботів.

Перспективи

Це поле, масштаби якого розширюються з точки зору інтеграції систем, сконструйованих організмів і практичних знахідок.

Інженери системної біології розглядають біологію як технологію (іншими словами, дана система включає в себе біотехнологію або її біологічну інженерію) Синтетична біологія включає в себе широке перевизначення та розширення біотехнології з кінцевою метою спроможності проектувати та будувати сконструйовані живі біологічні системи, які можуть обробляти інформацію, маніпулювати хімічними речовинами, виготовляти матеріали та конструкції, виробляти енергію, забезпечувати їжею, підтримувати та покращувати здоров’я людини, а також розвивати фундаментальні знання про біологічні системи (див. Біомедична інженерія ) та наше довкілля.

Дослідники та компанії, які працюють у сфері синтетичної біології, використовують силу природи для вирішення проблем у сільському господарстві, виробництві та медицині.

Ринок

Розмір світового ринку синтетичної біології оцінювався в 10,3 млрд доларів США в 2021 році, і очікується, що з 2022 до 2030 року він буде зростати на 19,7% у середньорічному темпі зростання.