Τετάρτη, 22 Ιανουαρίου 2014

Γενετική μηχανική και συνθετική βιολογία (ΑΝΑΔΗΣΙΕΥΣΗ:-http://www.chemist.gr/2013/05/9206/)

συνθετική βιολογία
Υπάρχει σαφής διαφορά μεταξύ γενετικής μηχανικής και συνθετικής βιολογίας. Στη γενετική μηχανική γίνεται μεταφορά γονιδίων από έναν οργανισμό σε έναν άλλο. Η συνθετική βιολογία όμως βασίζεται στο σχεδιασμό ενός γενετικού δικτύου, το οποίο σχηματίζεται από συστατικά μέρη που προέρχονται από διάφορα είδη.
Την πρόληψη, ακόμη και την πλήρη εξάλειψη επιδημιών, όπως της γρίπης, με ταχεία παραγωγή εμβολίων -και μάλιστα αποτελεσματικότερων- υπόσχεται η συνθετική βιολογία. Παράλληλα, συνδυάζοντας γονίδια, προκειμένου να δημιουργήσουν χημικές παραγωγικές μονάδες μέσα σε μικροοργανισμούς, οι ερευνητές ελπίζουν να παραγάγουν νέα φάρμακα ή να βελτιώσουν τις μεθόδους σύνθεσης των ήδη υπαρχόντων φαρμάκων, χωρίς να εξαντλούνται οι φυσικοί πόροι.
Στόχος είναι η κατασκευή ενός συνθετικού ιού, π.χ. της γρίπης, με βάση τα στοιχεία γενετικής αλληλουχίας, τα οποία μπορούν να διανεμηθούν πολύ γρηγορότερα από το παθογόνο υλικό που συγκεντρώνεται όταν εμφανιστεί ο ιόςΣτη συνδιάσκεψη πάνω στη συνθετική βιολογία, που έγινε πρόσφατα στο ΜΙΤ, η φαρμακευτική εταιρεία Novartis ανακοίνωσε πως έχει συνθέσει υβριδικά γονιδιώματα γρίπης μέσω μιας διαδικασίας, η εφαρμογή της οποίας μειώνει δραστικά το χρόνο που απαιτείται για την παραγωγή εμβολίων.
Οταν εμφανίζεται μία νέα μορφή γρίπης, οι υγειονομικές αρχές συνήθως στέλνουν δείγματα του ιού στους κατασκευαστές εμβολίων, οι οποίοι αναπτύσσουν μεγάλες ποσότητες του παθογόνου σε αβγά πουλερικών ως πρώτη ύλη για τα εμβόλια, λέει ο Φίλιπ Ντόρμιτζερ, αρμόδιος ερευνητής στη Novartis. Αυτή η διαδικασία μπορεί να διαρκέσει μήνες, με αποτέλεσμα την ανεξέλεγκτη εξάπλωση του ιού. Ο νέος τρόπος χημικής σύνθεσης γονιδιωμάτων, τα οποία δημιουργεί σε κύτταρα καλλιέργειας ιστού η εν λόγω εταιρεία, δεν είναι απλώς ταχύτερος, αλλά μπορεί να οδηγήσει και στην παραγωγή πιο αποτελεσματικών εμβολίων.
Πιο γρήγορα
Στόχος είναι η κατασκευή ενός συνθετικού ιού με βάση τα στοιχεία γενετικής αλληλουχίας, τα οποία μπορούν να διανεμηθούν πολύ γρηγορότερα από το παθογόνο υλικό που συγκεντρώνεται, όταν εμφανιστεί ο ιός. Το συνθετικό γονιδίωμα συνδυάζει την αλληλουχία των κοινών ιών της γρίπης με γονίδια που συναντώνται αποκλειστικά στο νέο ιό. Το 2011, η ομάδα δοκίμασε τη μέθοδο αυτή για την καταπολέμηση ενός ξεσπάσματος τον ιού των πτηνών, παρόμοιου με του ιού Η7Ν9, που αυτή τη στιγμή εξαπλώνεται στην Κίνα. Μέσα σε μία εβδομάδα η ομάδα είχε καταφέρει να αναπαραγάγει τον ιό σε κύτταρα καλλιέργειας ιστού, λέει ο Ντόρμιτζερ.
Οι τεχνικές που χρησιμοποιούνται είναι αυτές της μοριακής βιολογίας, οι οποίες έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως στη γενετική μηχανική. Ωστόσο, υπάρχει σαφής διαφορά μεταξύ γενετικής μηχανικής και συνθετικής βιολογίας. Στη γενετική μηχανική γίνεται μεταφορά γονιδίων από έναν οργανισμό σε έναν άλλο. Η συνθετική βιολογία όμως βασίζεται στο σχεδιασμό ενός γενετικού δικτύου, το οποίο σχηματίζεται από συστατικά μέρη που προέρχονται από διάφορα είδη. Αξιοποιεί, δηλαδή, κυρίως τη φιλοσοφία που υπάρχει πίσω από την κατασκευή και τις αρχές της τυποποίησης. Μέχρι σήμερα, η συνθετική βιολογία εστίαζε στην κατασκευή βακτηρίων για την παραγωγή επιθυμητών ενώσεων, όπως φάρμακα ή καύσιμα -και δεν αφορούσε ανθρώπους ή άλλα θηλαστικά. Αυτό όμως αλλάζει.
Οι δοκιμές τροποποίησης των γενετικών κυκλωμάτων θηλαστικών βρίσκονται ακόμα σε πρώιμο στάδιο, όμως όλο και περισσότεροι ερευνητές στρέφουν εκεί το ενδιαφέρον τους, σύμφωνα με τον Τζιμ Κόλινς, βιολόγο του Πανεπιστημίου της Βοστόνης.
Βλαστοκύτταρα
Σε μία άλλη μελέτη που παρουσιάστηκε στη συνδιάσκεψη του ΜΙΤ, η Παμ Σίλβερ, βιολόγος της Ιατρικής Σχολής του Χάρβαρντ, παρουσίασε μεθόδους προγραμματισμού της συμπεριφοράς των κυττάρων: «Τα δίκτυα των συνθετικών γονιδίων θα μας δώσουν τη δυνατότητα να αναπτύξουμε νέες μορφές κυτταρικού ελέγχου, γεγονός που θα έχει σημαντικές εφαρμογές στη λειτουργική γονιδιωματική και την κυτταρική θεραπεία».
Αυτή η ιατρική εφαρμογή της συνθετικής βιολογίας εστιάζει στον προγραμματισμό βλαστοκυττάρων να συμπεριφέρονται σαν κανονικά κύτταρα, που έχουν όμως καταστραφεί λόγω ασθένειας. Ο Ντάγκλας Μέλτον, μοριακός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ, χρησιμοποιεί βλαστοκύτταρα τα οποία αντικαθιστούν δύο είδη κυττάρων που καταστρέφει ο διαβήτης, αυτά που διαισθάνονται τη γλυκόζη και αυτά που παράγουν ινσουλίνη. Αυτή η κατάσταση προκύπτει συνήθως από μια αυτοάνοση αντίδραση ενάντια στα βήτα-κύτταρα του παγκρέατος, η οποία αφήνει το σώμα χωρίς ινσουλίνη.
Ο Μέλτον και η εργαστηριακή του ομάδα δοκιμάζουν μία τεχνολογία, στην οποία τα βήτα-κύτταρα και άλλα κύτταρα, που σχετίζονται με τη ρύθμιση των σακχάρων του αίματος, μπορούν να αντικατασταθούν από συνδυασμούς κυττάρων που προέρχονται από βλαστικά κύτταρα. Η πρόκληση θα είναι να παραγάγουν τα τελικά, διαφοροποιημένα κύτταρα, χρησιμοποιώντας ορμόνες ή άλλους χημικούς δείκτες για την καθοδήγηση της διαδικασίας παραγωγής τους. «Αυτό που πρέπει να μάθουμε είναι πώς να προγραμματίζουμε τη γονιδιακή λειτουργία των κυττάρων», εξηγεί ο Μέλτον.
Ομως, η αναπαραγωγή των φυσικών διαδικασιών της κυτταρικής ανάπτυξης δεν είναι εύκολη υπόθεση. Ο Μέλτον λέει πως η ομάδα του έχει τη δυνατότητα να φτιάχνει βήτα-κύτταρα που παράγουν ινσουλίνη, ωστόσο η διαδικασία παραγωγής τους έχει ατέλειες: «Περίπου τα μισά από αυτά τα κύτταρα κάνουν αυτά που θέλουμε να κάνουν. Δεν ξέρουμε πώς να προγραμματίσουμε αυτά τα κύτταρα, έτσι ώστε να συμπεριφέρονται μόνο σαν βήτα-κύτταρα. Και τα κύτταρα αυτά που συνθέτουμε δεν αντιδρούν στη γλυκόζη με τη συνέπεια που αντιδρούν αυτά του σώματος. Τα βήτα-κύτταρα πρέπει πρώτα να διαισθανθούν τα επίπεδα γλυκόζης και μετά να παραγάγουν τη σωστή ποσότητα ινσουλίνης. Τα δικά μας κύτταρα αντιδρούν στη γλυκόζη, αλλά δεν το κάνουν με ακρίβεια, παράγοντας έτσι λανθασμένες ποσότητες ινσουλίνης».
Πηγή : enet.gr

Δεν υπάρχουν σχόλια: