S Sentetik Genomların Endüstriyel Kullanım için Roman Organizmi Yaratmak İçin Kullanımı

Sentetik genomlar hızla bir spekülatif konseptten dönüştürücü bir biyoteknolojiye dönüştü. Tüm genomları zeminden inşa ederek -veya sistematik olarak düzenleme yapanları - bilim insanları, artık doğa içinde meydana gelen özellikleri ile birlikte üretim süreçlerini yaratabiliyor.Bu yetenek sadece bir laboratuvar merakı; bu, enerji, üretim, tarım ve çevre yönetimi ile sıkı endüstriyel sorunları çözme yeteneğiyle dağıtılıyor.

Geleneksel genetik mühendisliğin aksine, organizmalar arasındaki bir avuç gen hareket eder, sentetik genomik DNA sentezleme ve milyonlarca temel çift DNA'yı işlevsel kromozomlara monte etmeyi amaçlar.Bu sentetik genomlar daha sonra endüstriyel biyoteknolojide standart bir araç haline gelir.

S Sentetik Genomların Temelleri

Sentetik genomikler genetik, moleküler biyoloji ve mühendislik kesişir. İş akışı genellikle bilgisayar tasarımı ile başlar: araştırmacılar istenen DNA dizisini tanımlamak için biyoinformatik yazılımı kullanırlar, codon kullanımını optimize eder, düzenleyici elementler ve metabolik yol yolları.Bir kez tasarım sonlanır, kısa oligonükleotitler (tipik olarak 60-200 nükleotitler uzun) doğal olarak sentezlenir ve PCR veya assembly kullanılarak daha büyük parçalara monte edilir.

2010 yılında J. Craig Venter Enstitüsü'nün başarısı - bir bilgisayarda tasarlanabilir:0) Benimcoides) JCVI-syn1.0, sentetik kromozomların (toplama projesi) ve minimal genomların bir bilgisayarda tasarlandığı noktaya kadar, bir laboratuarda sentezlenen ve bir organizma oluşturmak için bir hücreye nakil edilen bu platformun tamamını sağlayan noktaya ilerledi.

Anahtar Enabling Technologies

S Sentetik Genomların Endüstriyel Uygulamaları

Sentetik genomiklerin pratik değeri, üretim, bozulma ve algılama için hücre makinelerini yeniden kurma yeteneğinde yatıyor. Endüstriyel biyoteknoloji zaten enzim üretimi ve fermentasyon gibi görevler için genetik olarak değiştirilmiş organizmalar benimsemiştir, ancak sentetik genomlar uygulamadaki en belirgin bölgelerdir.

Biyo yakıt üretimi

Yenilenebilir yakıtlar sentetik biyoloji için yüksek oranda öncelikli bir hedef olarak kalır. Konvansiyonel biyoyakıt üretimi, Kaliforniya Üniversitesi'nde bulunan araştırmacılar, aynı zamanda spermlerin etanolabilmesi için sentetik heperonslar tasarlar, ancak verimler, (FLT:1) ile doğrudan flux tarafından bu kısıtlamaların ve bu nedenleretobutan ve bu tür alkollerin atılmasına olanak sağlar.Forobutanol, bu dajeneratif oksijenli sinerjik sistemlere ve sinerjik sistemlere daha yakın şekilde eklenir.

Önemli bir başarı, LanzaTech ve S Sentetik Genomlar Inc gibi sentetik minimum genomun inşaatıdır. (şimdi Viridos'un bir parçası) bu yaklaşımları Amerika Birleşik Devletleri ve Çin'de faaliyet gösteren pilot bitkilerle aktif olarak ölçeklendirmektedir.

Biyoplastikler ve Sürdürülebilir Malzemeler

Plastik kriz, biyolojik olarak elde edilen polimerlere ilgi gösterdi ve bu sentetik otizm tarafından sentezlenebilir veya üretilen yenilenebilir yemler için polihidrojenler (PHA) ve polilactic asit (PLA) dahil olmak üzere, bu sentetik otizm tarafından sentezlenen iki ailedir, araştırmacılar PHA biyosynsis yollarının %80'i üzerine kuruluyor.

PHAs'ın ötesinde, sentetik genomikler örümcek ipek proteinleri üretmek için kullanılıyor, olağanüstü çekme gücü ve elastikliği ile yapısal malzemeler. Genes encoding sentetik ipek casusları sentetik mayın kromozomlarına monte edildi ve ticari olarak ilgili düzeylerde ifade edilen malzemeler tekstil için liflere, tıbbi suturelere ve hafif kompozitlere karışabilir.

Çevre Yeniden Araçlama

Biyomalzeme için sentetik organizmaların kullanılması sert kimyasallar olmadan kirliliği temizlemek için bir yol sunar. Sental genomlar[Döneticiler, polietilen terephalasyon (PET) - örneğin, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nde kullanılan bir ekip, sentetik operon'un PET Hidropülleri ) ile tam bir rotayı içeren, polietilen polietilen betonarme ürünleri için tam bir yol gösteren fiber platolar.

Bir başka uygulama ağır metal kirliliğinin remediasyonudur. Sentetik genomlar, metal-binding proteinleri metal-binding proteinleri, bu aşırı dozlu su kirliliği ile birlikte, kasmium veya liderlik için, örneğin, ·0Deinoccus radyoduranslar) gibi metal-bining proteinleri içerir, bu aşırı radyoaktif atık siteleri temizlemek için söz konusu, çünkü bu aşırı derecede dirençlidir ve radyasyona karşı dayanıklıdır ve sentetik yol yolları ile donatılmış olabilir.

İlaç ve Özel Kimyasallar

Karmaşık ilaçların üretimi sentetik biyoloji için klasik bir başarı hikayesidir ve sentetik genomikler şimdi aktif ilaçla dönüştürülebilecek olan şeyin sınırlarını zorluyor.Amonyak ve hidrocodone gibi tüm biyolojik yolları içeren mayalar, şeker ve hidrokodone ile birlikte, daha sonra da genetik olarak üretilen genetik genetik genetik genomlar için daha yeni çalışmalar, genetik olarak üretilen genetik tedavi yöntemlerin tüm biyosifikasyonları içeren opioidler için de geçerli olabilir.

Örneğin, 1.3-propanediol, suknik asit gibi özel kimyasallar ve isoprene de sentetik mikroplar tarafından üretilmektedir.Ev sahibinin çekirdek metabolik yollarını yeniden tasarlayarak, araştırmacılar en mükemmel karbon dioksit yollarına kıyasla maliyetten daha düşüktü. Örneğin, sentetik bir şekilde[Dönemli[Dönetici][D)

S Sentetik Genomların Geleneksel Yaklaşımlar Üzerindeki Avantajları

Geleneksel metabolik mühendislik ticari başarıları teslim ederken, sentetik genomikler, artan değişikliklerle elde etmek zor olan avantajlar sunar. Birincisi, tüm genom sıfırdan tasarlanmıştır, araştırmacılar çevresel sinyallere yanıt veren tüm kırmızı yedek devreleri ve enerji-konsuming yol yollarını ortadan kaldırırlar - pH, sıcaklık veya özel bir ürün verimini azaltmak için iki veya üç kat daha fazla ürün verimini elde edebilir.

Bir başka önemli avantaj, organik olmayan genetik biyoloji için şasi olmayan işlevlerin yaratılması yeteneğidir, doğal olmayan amino asitleri proteinlere dahil eden, biyomalzemelerin yeni kimyasal özellikleri ile üretimini sağlamak için de uygulanabilir.

Meydanlar ve Teknik Hurdles

Söz konusu söze rağmen, sentetik genomlar endüstride yaygın olarak kabul edilebilir. birincil bariyer maliyeti: Birkaç milyon dolarlık temel çiftlerin genomunu sentezleme, uzun DNA meclislerinde bile, sentetik bir genomun davranışı, ev sahibi olmayan etkileşimlerin zaman ve masrafı gerektirmemesine rağmen, kötü amaçlı bir şekilde tasarım tahminlerinden farklı olabilir.

Diğer teknik sorunlar, genom istikrarsızlığı, epigenetik etkiler ve büyük sentetik genomların çeşitli ev sahibi organizmalara taşınmasının zorluğunu içerir.En sentetik genomlar bugüne kadar test edilmiştir.[0)Mycomixa).E. coli)))))))))))))Saccharomyces cerevizis|daha basit veya hareketli genomlarla ilgili model organizmalarda, nispeten basit veya trafiğe uygun bir şekilde yaklaşarak, e-gerlişimsel olarak ilgili olarak,

Etik, Güvenlik ve Düzenlemeler

genomları yazmak için güç kaçınılmaz olarak yanlış, tesadüfi salıverme ve istenmeyen ekolojik sonuçlar hakkında endişeler ortaya çıkarır. Biosecurity birincil bir endişedir: sentetik patojen gelişmiş virülans veya transmiszibilite ile inşa edilebilir. Bu konuda, sentetik biyoloji topluluğu, araştırma için NIH kılavuzları geliştirdi ve Avrupa'daki Nucle Rekombinatik Yiyecekler için bazı önlemleri alabilir.

Çevre güvenliği başka bir odaktır. Çevreye salıverilen roman organizmalar, sentetik genlerini yatay gen transferleri aracılığıyla yerel türlere transfer edebilir veya transfer edebilir. Araştırmacılar belirli bir bileşik sunmadan önce bir tokyotrofik tasarımlar kullanır; bu bileşikin geri çekilmesi, bir endüstriyel tahrik edicinin olmamasına neden olur ve fiziksel olarak kapalı biyoreactors'a transfer edebilir.

Kamu algısı ve etik tartışma aynı zamanda sentetik genomiklerin yörüngesini şekillendiriyor. Bazı paydaşları, yeni yaşam biçimlerinin "Tanrı'yı oynamak" veya teknolojinin eşit derecede dağıtılması için parasal değerlerin aşırı derecede dağıtılması gerektiğini endişe ediyor.

Düzenlemesel Peyzaj

sentetik genomiklerin kuralları yargılayıcılar üzerinde parçalanmış durumda. Amerika Birleşik Devletleri'nde, üç ajans gözetimi paylaşıyor: EPA ( endüstriyel mikroorganizmalar için toksik Altstances Kontrol Yasası), Avrupa Komisyonu, sentetik genomlar içeren organizmaların (masötik olarak değiştirilmiş organizmalar için) değerlendirilmesini sağlamak için, 2001/18/EC sayılı Yönerge uyarınca, güvenlik kriterlerine uygun olarak incelenen diğer ülkeler için değerlendirilmesi ve analiz edilmesi gereken gereklilikleri ve analizleri değerlendirmek.

Bir çok önemli düzenleyici meydan okuma, "sental genom" tanımıdır. Bir organizma, Sental Biyoloji Konsörlüğü gibi, birkaç transgenik ekleme yapmak yerine, OECD uyumsuz tanımlamalar üzerinde çalışıyor, ancak uluslararası fikir birliği ortaya çıktığında, şirketler küresel olarak ölçeklendirmekte olan koşullara karşı tutarsız bir şekilde karşı karşıya kalabilirler.

Future Outlook ve İntegra ile Entegrasyon

Önümüzdeki on yıl sentetik genomiklerin rutin bir endüstriyel araç haline geldiğini görecek, yapay zeka, otomasyon ve miniaturizasyonda ilerlemeler yoluyla yönlendirilecek. Makine öğrenme modelleri zaten sentetik genom tasarımları ve ortaya çıkan phenotypes'ın üzerinde eğitilecek.Bu modeller sonunda verilen bir ürün için optimal genom mimarisi tahmin edecek ve bu tasarım, sentez, montaj ve testleri içeren yüzlerce laboratuarda bulunacaktır.

Başka bir atılım alanı hücresiz sentetik biyolojidir, sentetik genomların canlı bir hücre içinde değil, hücreli bir ekstraksiyonda ifade edildiği yer.Bu, birçok biyogüvenliliği ortadan kaldırır ve metabolik yol yollarının hızlı prototiplenmesini sağlar.

Son olarak, sentetik genomikler, bakterilerin ve mayaların çok hücreli organizmaların ötesine geçmeye başlıyor. Bir bitki veya hayvan için sentetik bir genom inşa etmek, nematodlarda ve mammalian hücre hatlarındaki pilot projeler gelecekteki olasılıkların göz önüne alındığında, endüstriyel olarak ilgili mantarlar ve mikrogaeler için sentetik kromozomlar beş ila on yıl içinde ticarileşmiş olacaktır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Sentetik genomikler, biyolojik sistemlere nasıl tasarladığımız ve inşa ettiğimizde bir paradigma değişikliği temsil eder.Bu potansiyelin DNA sentezinde devam etmesi, endüstri mühendislerine, genetik olarak daha hassas olan temel görevleri optimize etme yeteneği verir.Intelif plastiklerden gelen uygulamalar daha sürdürülebilir ve biyolojik olarak temelli bir endüstriyel ekonomi bileşeni haline gelecektir.

Daha fazla okuma için, Fen İletişimindeorijin sentetik genom kağıdı [Dönetici:2) Bioteknolojide Eleştirel İncelemeler Üzerine Endüstriyel sentetik biyolojinin incelenmesi[DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD) ve [DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD)