រាប់ពាន់លានឆ្នាំនៃការវិវត្តន៍បានផ្តល់នូវការកើនឡើងនៃសារពាង្គកាយជាច្រើនប្រភេទ។ ប៉ុន្តែ​នៅ​មាន​តំបន់​ជាច្រើន​សម្រាប់​ការ​អភិវឌ្ឍ។ ហើយ​អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រ​មិន​ចង់​រង់ចាំ​រាប់ពាន់​លាន​ឆ្នាំ​ទៀត​ទេ មុនពេល​អ្វីដែល​ចាំបាច់​លេចឡើង​។ ទិសដៅថ្មីនៃវិស្វកម្មហ្សែនកំណត់ខ្លួនឯងនូវគោលដៅដ៏អស្ចារ្យមួយ៖ ការបង្កើតជីវិតខុសគ្នាជាមូលដ្ឋាន។

ជីវវិទូ Drew Andy មកពីវិទ្យាស្ថានបច្ចេកវិទ្យា Massachusetts (MIT) មានប្រសាសន៍ថា "និយាយថាខ្ញុំត្រូវតែផ្លាស់ប្តូររុក្ខជាតិដើម្បីឱ្យវាផ្លាស់ប្តូរពណ៌នៅក្នុងវត្តមានរបស់ TNT" ។

"ខ្ញុំអាចចាប់ផ្តើមផ្លាស់ប្តូរលំដាប់ហ្សែនដើម្បីធ្វើរឿងនេះ ហើយដោយសំណាងណាមួយ បន្ទាប់ពីការងារមួយឆ្នាំ ឬពីរឆ្នាំ ខ្ញុំអាចទទួលបាន "ឧបករណ៍រស់នៅ" ដែលបញ្ជាទិញសម្រាប់ការរកឃើញមីន។ ប៉ុន្តែវានឹងមិនជួយខ្ញុំបង្កើតនៅពេលក្រោយទេ ឧទាហរណ៍ កោសិកាដែលអណ្តែត និងស៊ីប្រាក់បញ្ញើនៅលើជញ្ជាំងសរសៃឈាម។ ហើយ​វា​នឹង​មិន​ជួយ​ខ្ញុំ​ឱ្យ​លូតលាស់​មីក្រូ​ឡេន​តូច​មួយ​បាន​ឡើយ ។ ជាទូទៅ ការអនុវត្តបច្ចុប្បន្ននៃជីវវិស្វកម្មគឺជាសិល្បៈមួយ”។

វាជាស្ថានភាពនៃកិច្ចការនេះដែលអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រវ័យក្មេងមួយឈ្មោះថា Synthetic Biology ដែលឥឡូវនេះត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយក្រុមតារានិករតូចមួយកំពុងព្យាយាមកែតម្រូវ។ លោក Andy គឺជាម្នាក់ក្នុងចំណោមពួកគេ។

មានគោលដៅសំខាន់បីគឺ៖

1. ស្វែងយល់បន្ថែមអំពីជីវិតដោយការកសាងវាចេញពីអាតូម និងម៉ូលេគុល ជាជាងការបំបែកវាចេញ ដូចអ្វីដែលបានធ្វើពីមុនមក។
2. ដើម្បីធ្វើឱ្យវិស្វកម្មហ្សែនសក្តិសមនឹងឈ្មោះរបស់វា គឺការបំប្លែងវាពីសិល្បៈមួយទៅជាវិន័យតឹងរ៉ឹង ដែលបន្តវិវឌ្ឍ កំណត់ស្តង់ដារនៃការបង្កើតសិប្បនិមិត្តពីមុន និងផ្សំពួកវាឡើងវិញដើម្បីបង្កើតប្រព័ន្ធរស់នៅថ្មី និងស្មុគស្មាញជាងដែលមិនមានពីមុនមកក្នុងធម្មជាតិ។
3. លុបព្រំដែនរវាងមនុស្សរស់នៅ និងម៉ាស៊ីន ដើម្បីទៅដល់សារពាង្គកាយដែលអាចកំណត់កម្មវិធីបានយ៉ាងពិតប្រាកដ។

ការបង្កើតឧបករណ៍រាវរកគ្រាប់មីនដែលលាក់កំបាំង។ "ឃ្លា" ហ្សែនចាំបាច់ពីបំពង់សាកល្បងត្រូវបានដាក់បញ្ចូលទៅក្នុងហ្សែនបាក់តេរី។ បាក់តេរីត្រូវបានបាញ់លើដី។ នៅកន្លែងដែលមាន TNT នៅក្នុងដី (ហើយវាជ្រាបចេញពីអណ្តូងរ៉ែដោយជៀសមិនរួច) បាក់តេរីសំយោគប្រូតេអ៊ីន fluorescent ។ យើងមកដល់ពេលយប់ ហើយដោះមីនចោល (រូបភាពពី sciam.com)។

មានការអនុវត្តជាក់ស្តែងជាច្រើននៃវិទ្យាសាស្ត្រថ្មី។ ជាឧទាហរណ៍ ការបង្កើតអតិសុខុមប្រាណដែលបានកែច្នៃហ្សែនដែលនឹងអង្គុយក្នុងធុងទឹក និងផលិតថ្នាំដែលស្មុគស្មាញ និងខ្វះខាតបំផុតគឺមានតម្លៃថោក និងក្នុងបរិមាណឧស្សាហកម្ម។

ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ អ្វីដែលសំខាន់ អ្នកប្រកាន់ខ្ជាប់នៃជីវវិទ្យាសំយោគមានបំណងចង់មករកស្ថានភាពបែបនេះ នៅពេលដែលសារពាង្គកាយចាំបាច់ណាមួយនៃជីវបច្ចេកវិទ្យានឹងត្រូវបានបង្កើតដោយប្រើសំណុំនៃលំដាប់ហ្សែនពីធនាគារទូលំទូលាយ។

នេះគួររំលឹកពីការបង្កើតសៀគ្វីអេឡិចត្រូនិចពីត្រង់ស៊ីស្ទ័រឧស្សាហកម្មនិង diodes ។ អ្នកដែលប្រមូលផ្តុំគ្រោងការណ៍ថ្មី មិនចាំបាច់ដឹងថាតើផ្នែកទាំងនេះមានអ្វីខ្លះនៅខាងក្នុង និងគោលការណ៍ដែលពួកគេដំណើរការនោះទេ។ វាមានសារៈសំខាន់សម្រាប់គាត់តែប៉ុណ្ណោះដើម្បីដឹងពីលក្ខណៈនៃផ្នែកដែលបានប្រើ - អ្វីដែលយើងមាននៅឯការបញ្ចូលនិងអ្វី - នៅទិន្នផល។

ក្រុមអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រ MIT មួយក្រុមបានបំបែកមេរោគ T7 ចូលទៅក្នុងសមាសធាតុរបស់វា ដូចជាម៉ាស៊ីន (រូបភាពពី sciam.com)។

ឫសគល់នៃជីវវិទ្យាសំយោគបានត្រលប់ទៅឆ្នាំ 1989 នៅពេលដែលក្រុមអ្នកជីវវិទូមកពីទីក្រុង Zurich ដឹកនាំដោយ Steven Benner បានសំយោគ DNA ដែលមានពាក្យហ្សែនសិប្បនិម្មិតពីរ (ឬអក្សរជាទូទៅ - គូ nucleotide) បន្ថែមលើពាក្យដែលគេស្គាល់ចំនួនបួនដែលប្រើដោយ ភាវៈរស់ទាំងអស់នៅលើផែនដី។

ស្រមៃថាភាពចម្រុះនៃជីវិតទាំងមូលត្រូវបានអ៊ិនកូដដោយខ្សែសង្វាក់វែងបំផុតនៃការជំនួស "អក្សរ" នុយក្លេអូទីតចំនួនបួន។ តោះស្រមៃមើលកំណត់ត្រាដូចជា WAAGBAVAGBBBBAAGV ជាដើម។

តាមពិតទៅ ទាំងនេះគឺជាសារធាតុ - adenine, cytosine, guanine និង thymine ប៉ុន្តែសម្រាប់ភាពសាមញ្ញយើងនឹងសម្គាល់ពួកវាដោយអក្សរទីមួយនៃអក្ខរក្រម។

ហើយបន្ទាប់មកអ្នកវិទ្យាសាស្ត្របានបន្ថែម D និង E ដែលមិនធ្លាប់ប្រើក្នុងធម្មជាតិទៅភាសានេះ - សារធាតុផ្សេងទៀតដែលត្រូវបានត្បាញចូលទៅក្នុងក្រមនៃជីវិត។ មានអ្វីដែលត្រូវយកនៅលើក្បាល។

ជាការពិតណាស់ពីលំដាប់ហ្សែនប្រាំមួយទៅសារពាង្គកាយ "ប្រាំមួយអក្សរ" ទាំងមូលគឺជាចម្ងាយដ៏វែងឆ្ងាយប៉ុន្តែវាដល់ពេលដែលត្រូវនិយាយអំពីកំណើតនៃជីវិត 2.0 ។

ប៉ុន្តែទោះបីជាគ្មានការពិសោធន៍មិនធម្មតាទាំងនេះក៏ដោយ ក៏វិស្វករជីវសាស្រ្តមានសមត្ថភាពធ្វើអព្ភូតហេតុ។

ដូច្នេះក្រុមអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រមកពីសាកលវិទ្យាល័យព្រីនស្តុនបានបង្កើតបាក់តេរី E. coli ដែលបញ្ចេញពន្លឺដូចដើមឈើណូអែល។ ហើយអ្នកជីវវិទូមកពីសាកលវិទ្យាល័យបូស្តុន (សាកលវិទ្យាល័យបូស្តុន) បានផ្តល់អំណោយដល់បាក់តេរីនេះជាមួយនឹងអង្គចងចាំគោលពីរឌីជីថលបឋម។

ពួកគេបានភ្ជាប់ហ្សែនថ្មីពីរនៅក្នុងបាក់តេរីដែលត្រូវបានធ្វើឱ្យសកម្មនៅក្នុង antiphase - អាស្រ័យលើសមាសធាតុគីមីនៅឯធាតុបញ្ចូល បាក់តេរីទាំងនេះ "ផ្លាស់ប្តូរ" រវាងស្ថានភាពស្ថេរភាពពីរ ដូចជាកេះនៅលើត្រង់ស៊ីស្ទ័រ។

ប៉ុន្តែនេះគឺជាអ្វីដែលគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ - ទាំងការងារមួយ ឬការងារផ្សេងទៀត ដែលចម្លែកគ្រប់គ្រាន់ មិនបាននាំឱ្យអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រមួយជំហានខិតទៅជិតការបង្កើតបាក់តេរី Escherichia coli ដែលអាចបើក និងបិទតាមឆន្ទៈ ដូចជាអំពូលភ្លើង។ ទោះបីជាវាហាក់បីដូចជាសមាសធាតុទាំងពីរ មានតែនៅក្នុងសារពាង្គកាយផ្សេងគ្នាប៉ុណ្ណោះដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងរួចហើយ។

នោះហើយជាមូលហេតុដែល Andy ឥឡូវនេះកំពុងធ្វើការយ៉ាងសកម្មលើការបង្កើតយន្តការ ហេដ្ឋារចនាសម្ព័ន្ធ ឬវិទ្យាសាស្ត្រដែលអាចធ្វើឱ្យវាអាចរៀបចំការងារបែបនេះជាប្រព័ន្ធ ដើម្បីនាំពួកវាទៅជាប្រព័ន្ធមួយ។

បន្ទាប់មកវានឹងអាចរចនាប្រព័ន្ធរស់នៅដែលមានឥរិយាបទតាមវិធីដែលអាចទស្សន៍ទាយបាន (និងបញ្ជាទិញ) និងប្រើផ្នែកដែលអាចផ្លាស់ប្តូរបានពីសំណុំស្តង់ដារនៃឥដ្ឋជីវិត។

វាត្រូវតែត្រូវបាននិយាយថាជាច្រើនបានធ្វើរួចទៅហើយនៅក្នុងទិសដៅនេះ។ ជាឧទាហរណ៍ Andy បង្ហាញអ្នកទស្សនាដោយស្ម័គ្រចិត្ដទៅកាន់បន្ទប់ពិសោធន៍របស់គាត់នូវប្រអប់ 50 ដបដែលពោរពេញទៅដោយសារធាតុរាវក្រាស់។

ដបនីមួយៗមានបំណែក DNA ដែលបានកំណត់យ៉ាងតឹងរ៉ឹង (នៅក្នុង MIT ពួកគេត្រូវបានគេហៅថា biobricks - BioBrick) ដែលជាមុខងារត្រូវបានកំណត់។ វាអាចត្រូវបានណែនាំទៅក្នុងហ្សែននៃកោសិកាមួយ ហើយវានឹងចាប់ផ្តើមសំយោគប្រូតេអ៊ីនដែលគេស្គាល់ពីមុនមក។

ឥដ្ឋជីវចម្រុះដែលបានជ្រើសរើសទាំងអស់ត្រូវបានរចនាឡើងដើម្បីធ្វើអន្តរកម្មបានល្អជាមួយអ្នកផ្សេងទៀតទាំងអស់នៅលើកម្រិតពីរ។ មេកានិចសុទ្ធសាធ - ដូច្នេះវាងាយស្រួលក្នុងការផលិត រក្សាទុក និងចុងក្រោយរួមបញ្ចូលនៅក្នុងខ្សែសង្វាក់ហ្សែន។

ហើយដូច្នេះដើម្បីនិយាយតាមកម្មវិធី - ដូច្នេះឥដ្ឋនីមួយៗបញ្ជូនសញ្ញាគីមីជាក់លាក់និងអន្តរកម្មជាមួយបំណែកកូដផ្សេងទៀត។

DNA អាចត្រូវបានប្រើដើម្បីបង្កើតសៀគ្វីឡូជីខល (រូបភាពពី sciam.com) ។

ឥឡូវនេះ MIT បានបង្កើត និងរៀបចំប្រព័ន្ធជាង 140 នៃប្លុកអគារបឋមទាំងនេះ - បំណែក DNA ។

ដោយដឹងជាមុនអំពីលក្ខណៈនៃឥដ្ឋទាំងនេះ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រអាចភ្ជាប់ពួកវាតាមអំពើចិត្ត ដោយរៀបចំកម្មវិធីការឆ្លើយតបរបស់វត្ថុមានជីវិតទៅនឹងសញ្ញាគីមីមួយចំនួនផ្សេងទៀត។

វាជាការចង់ដឹងចង់ឃើញដែលឥដ្ឋមួយដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយ Andy គឺជាអាណាឡូកហ្សែនរបស់ប្រតិបត្តិករកុំព្យូទ័រ NOT ។ នៅពេលដែលការបញ្ចូលរបស់វាគឺជាសញ្ញាខ្ពស់ (ម៉ូលេគុលជាក់លាក់) បន្ទាប់មកទិន្នផលគឺជាកម្រិតទាបនៃការសំយោគប្រូតេអ៊ីនជាក់លាក់មួយ។ ហើយផ្ទុយមកវិញ: សញ្ញាគីមីនៅធាតុបញ្ចូលគឺទាប - សញ្ញាខ្ពស់ (នោះគឺការសំយោគប្រូតេអ៊ីន) គឺនៅទិន្នផល។

biobrick មួយទៀតត្រូវបានរចនាឡើងដើម្បីធ្វើជា biochemical AND operator ពោលគឺវាមានធាតុគីមីពីរ ហើយសំយោគប្រូតេអ៊ីនតែនៅពេលដែលមានសញ្ញានៅលើពួកវានីមួយៗក្នុងពេលតែមួយ។

ដោយការរួមបញ្ចូលបំណែកនៃ DNA ទាំងនេះ មនុស្សម្នាក់អាចបង្កើតប្រតិបត្តិករ NAND ដែលនៅរស់ ហើយពីពិជគណិតប៊ូលីនគេដឹងថា ពីចំនួនត្រឹមត្រូវនៃប្រតិបត្តិករបែបនេះ គេអាចរៀបចំសៀគ្វីឡូជីខលដែលអនុវត្តការគណនាគោលពីរណាមួយ។

យើងបាននិយាយរួចមកហើយអំពីការចងចាំប្រព័ន្ធគោលពីរពីបាក់តេរីបុគ្គល - នៅទីនេះអ្នកមានការឆ្លងកាត់នៃការរស់នៅនិងម៉ាស៊ីន។

ការរីកចម្រើនបន្ថែមទៀតនៃគំនិតត្រូវបានរារាំងដោយការលំបាកមួយ - ដោយការដាក់ DNA ដែលត្រូវបានសាងសង់នៅក្នុងកោសិកាជាក់លាក់មួយ យើងបង្ខំឱ្យលំដាប់ថ្មីដោយអចេតនាដើម្បីធ្វើអន្តរកម្មជាមួយនឹងកោសិកាដើមដែលមាន។

ច្បាស់ជាងនេះទៅទៀត ជាមួយនឹងជីវគីមីទាំងអស់ដែលវិលនៅទីនោះ ស្របតាមព័ត៌មានដែលបានអ៊ិនកូដនៅក្នុងហ្សែនដើម។

ឥដ្ឋជាច្រើនដែលព្យាយាមណែនាំកោសិការបស់អ្នកទទួលចូលទៅក្នុងកូដហ្សែនបានបំផ្លាញវាយ៉ាងសាមញ្ញ។ ប៉ុន្តែវាគឺជាកោសិកាដែលត្រូវតែធានានូវអាយុកាលនៃ DNA សិប្បនិម្មិតរបស់យើង ការចម្លង និងការចែកចាយរបស់វា។

យ៉ាងណាមិញយើងចង់បង្កើតសារពាង្គកាយសិប្បនិម្មិត។

ហើយវាមិនទាន់ច្បាស់នៅឡើយទេថា តើត្រូវធ្វើដូចម្តេចដើម្បីបំបែកដោយឡែកពីគ្នា ត្រង់ស៊ីស្ទ័រ DNA ប្រតិកម្មទៅនឹងសញ្ញាគីមី ពីព្រោះនៅជាប់នឹងវា នៅក្នុងឡចំហាយដូចគ្នា កោសិកានឹង "ចម្អិន" ធាតុដូចគ្នាជាច្រើនទៀត។ វាដល់ពេលដែលត្រូវគិតអំពីការបង្កើតខ្សែជីវគីមីសិប្បនិម្មិត។

ប៉ុន្តែ វិធីមួយ ឬមធ្យោបាយផ្សេងទៀត ការងារកំពុងឆ្ពោះទៅមុខ។ ដូច្នេះ រដូវស្លឹកឈើជ្រុះចុងក្រោយ ក្រុមអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រមកពីវិទ្យាស្ថានអាមេរិចសម្រាប់ជម្មើសជំនួសថាមពលជីវសាស្រ្តបានប្រមូលផ្តុំមេរោគ phiX174 bacteriophage ដែលមានជីវិតពីទទេក្នុងរយៈពេលត្រឹមតែពីរសប្តាហ៍ដោយសំយោគ DNA របស់វាជាជំហានៗ ហើយនេះគឺ 5 ពាន់ 386 គូ nucleotide ។

ជីវវិទូ Drew Andy តម្រៀបតាមបំពង់សាកល្បងជាមួយនឹងបណ្តុំនៃជីវិត - សំយោគកូដហ្សែន (រូបថតពី sciam.com) ។

មេរោគសំយោគមានឥរិយាបទដូចគ្នាទៅនឹងសមភាគីធម្មជាតិរបស់វា។

ជាការពិតណាស់ មេរោគគឺជាវត្ថុតូចមួយ។ ប៉ុន្តែនៅតែសមិទ្ធិផលគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ - ស្រមៃមើលដោយភាពស្រដៀងគ្នាដែលអ្នកវិទ្យាសាស្ត្របានយកទឹក ជាតិដែក សូដ្យូម ប៉ូតាស្យូម ស្ពាន់ធ័រ ស័ង្កសី ម៉ង់ហ្គាណែស ផូស្វ័រ ជាដើម ហើយសំយោគពីសត្វឆ្មាដែលមានជីវិតទាំងអស់។ ឬមនុស្សម្នាក់។

ការបង្កើតបាក់តេរីដែលមានសមត្ថភាពរំលាយអាវុធគីមី ឬការបន្សុតទឹកពីលោហធាតុធ្ងន់ដែលមានជាតិពុលគឺកំពុងដំណើរការហើយ។ អ្វី​បន្ទាប់?

អ្នកសង្ស័យនិយាយថាអរគុណចំពោះរឿងដូចជាអ៊ីនធឺណិត ហើយការពិតដែលថាគ្មានការស្រាវជ្រាវដែលមានន័យអាចធ្វើទៅបានដោយឯកោអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រពីសហសេវិករបស់ពួកគេ វានឹងបញ្ចប់ក្រុមរ៉ាឌីកាល់មួយចំនួននឹងប្រមូលផ្តុំអាវុធជីវសាស្ត្រដ៏គួរឱ្យភ័យខ្លាចពីឥដ្ឋនៃជីវិត ហើយបង្កគ្រោះថ្នាក់ដល់ជីវិតខ្លួនឯង។ នៅលើភពផែនដី។

Andy និយាយ​ថា​នេះ​គឺ​ជា​ហានិភ័យ​ដែល​ជៀស​មិន​រួច​ដូច​នៅ​ក្នុង​វិស័យ​ណា​មួយ​នៃ​ការ​រីក​ចម្រើន​។ នេះត្រូវតែនិយាយ និងគិត។ ប៉ុន្តែតើយើងមិនចង់កសាងសង្គមមួយដែលរីកចម្រើនជាងនេះ ដែលមនុស្សរាប់ពាន់នាក់នឹងត្រូវរួចផុតពីជំងឺ ឬមីនចាស់ៗ ដោយសារជីវវិទ្យាសំយោគទេ?

អ្វីដែលត្រូវចូលចិត្ត - ហានិភ័យនៃអំពើភេរវកម្ម (របកគំហើញសំខាន់ៗណាមួយអាចត្រូវបានប្រែក្លាយទៅជាអាវុធ) និងអត្ថប្រយោជន៍សម្រាប់អ្នកដែលត្រូវការជំនួយឬអវត្តមាននៃហានិភ័យបូកនឹងការស្លាប់របស់មនុស្សជាច្រើនដោយសារជំងឺ?

Andy ជឿថាមានមនុស្សល្អជាងមនុស្សអាក្រក់។

សូចនាករបាក់តេរីដែលផ្លាស់ប្តូរពណ៌នៅក្នុងវត្តមាននៃសារធាតុមួយចំនួនបានបង្ហាញខ្លួនក្នុងឆ្នាំ 2010 ។ ដំបូងឡើយ "ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាផ្ទាល់" ត្រូវបានប្រើដើម្បីរកមើលការចម្លងរោគនៃសារធាតុបារតនៅក្នុងទឹក ប៉ុន្តែមិនយូរប៉ុន្មានបានចាប់ផ្តើមប្រើប្រាស់គ្រប់ទីកន្លែង។ ចាប់តាំងពីឆ្នាំ 2015 មក អាជីពជាអ្នកប្រមាញ់សារធាតុពណ៌ ដែលស្វែងរកពណ៌កម្រ និងហ្សែនរបស់ពួកគេនៅក្នុងរុក្ខជាតិ និងសត្វកម្របានក្លាយទៅជាតម្រូវការ។ ប្រហែលឆ្នាំ 2040 ទឹកដោះគោយ៉ាអួដែលមានបាក់តេរីអាស៊ីតឡាក់ទិក GM E. chromi បានក្លាយជាម៉ូដដែលជួយធ្វើរោគវិនិច្ឆ័យជំងឺពោះវៀនដោយម្លប់នៃការបញ្ចេញទឹករំអិល។ ដប់ឆ្នាំក្រោយមក រណសិរ្សរំដោះពណ៌ទឹកក្រូច (OLF) ដែលជាអង្គការភេរវករដែលតស៊ូមតិលើការអភិរក្សពណ៌ទឹកក្រូចធម្មជាតិរបស់ពណ៌ទឹកក្រូច បានបង្ហាញខ្លួននៅលើឆាកនយោបាយ។ នៅវេននៃទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 2070 ផ្នែកអាកាសធាតុរបស់ Google បានបំពេញបរិយាកាសដោយអតិសុខុមប្រាណដែលបញ្ចេញពណ៌ខ្យល់នៅពេលដែលកម្រិតកាបូនឌីអុកស៊ីតឈានដល់កម្រិតគ្រោះថ្នាក់។ “នៅពេលព្រឹកប្រែជាក្រហម Google និយាយថា “គ្រោះថ្នាក់!” ពន្យល់ពីចង្វាក់បណ្តុះកូនដ៏ពេញនិយម។ ខណៈពេលដែលការទស្សន៍ទាយដំបូងរបស់ Daisy Ginsberg មិនបានក្លាយជាការពិត នេះពិតជាអនាគតដែលជីវវិទ្យាសំយោគ និងសមត្ថភាពក្នុងការបង្កើតទម្រង់ជីវិតថ្មីកំពុងរៀបចំសម្រាប់យើង។

សារពាង្គកាយសំយោគដើម្បីស្ដារតុល្យភាពនៃប្រព័ន្ធអេកូធម្មជាតិក្នុងយុគសម័យនៃការផុតពូជដ៏ធំ។ រូបភាពបង្ហាញអំពីជីវហ្វីលចម្លងដោយខ្លួនឯង ដែលកម្ចាត់ការបំពុលបរិយាកាស។

ជីវវិទ្យាទំនើប ជាពិសេសវិស័យស្មុគស្មាញដូចជាជីវវិទ្យាសំយោគ ហាក់ដូចជាមិនមែនជាចំណង់ចំណូលចិត្តសមរម្យសម្រាប់អ្នករចនា និងស្ថាបត្យករនោះទេ។ ប៉ុន្តែនៅពីក្រោយនេះគឺជាគំនិតច្បាស់លាស់មួយ: យោងតាម ​​Daisy Ginsberg គោលការណ៍ជាមូលដ្ឋាននៃការរចនាគឺការផ្លាស់ប្តូរធម្មជាតិធម្មជាតិសម្រាប់ និងសម្រាប់មនុស្សម្នាក់។ ដូច្នេះ យ៉ាងហោចណាស់ចាប់តាំងពីបដិវត្តន៍ឧស្សាហកម្មនៃសតវត្សទី 18 ការរចនាបានជាប់រវល់ "បកប្រែ" ពីភាសានៃដំណោះស្រាយបច្ចេកវិទ្យាថ្មី និងគំនិតវិទ្យាសាស្ត្រទៅជាភាសានៃវត្ថុ ផលិតផលដែលផលិតយ៉ាងច្រើនដែលនៅជុំវិញយើងគ្រប់ទីកន្លែង។ ម៉ាស៊ីនចំហេះខាងក្នុងគឺវិស្វកម្មរថយន្តត្រូវបានរចនារួចហើយ; ធាតុ piezoelectric - រូបវិទ្យាស្រាលជាងមុន - ការរចនា។

សម្រាប់ Ginsberg ការរចនាគឺជាអ្វីដែលបែងចែកធម្មជាតិពីវប្បធម៌ វត្ថុធម្មជាតិពីមនុស្សបង្កើត។ អ្វីដែលយើងគ្រប់គ្រងពី uncontrolled ។ ក្នុងន័យនេះ មូស GM ដែលបង្កើតឡើងដោយក្រុមហ៊ុនអង់គ្លេស Oxitec ក៏ជាផលិតផលរចនាផងដែរ។ មិនបង្កើតកូនដែលអាចសម្រេចបាននោះទេ តាមធម្មជាតិ ពួកវាប្រកួតប្រជែងដោយជោគជ័យក្នុងការរួមរស់ជាមួយដៃគូព្រៃរបស់ពួកគេ និងកាត់បន្ថយចំនួនអ្នកផ្ទុកជំងឺគ្រុនចាញ់ និងការឆ្លងមេរោគដ៏គ្រោះថ្នាក់ផ្សេងទៀត។ អង្ករមាសក៏ជាផលិតផលអ្នករចនាផងដែរ ដែលមានផ្ទុកសារធាតុបេតា-ការ៉ូទីនយ៉ាងច្រើន និងអាចដោះស្រាយបញ្ហាកង្វះវីតាមីន A នៅក្នុងប្រទេសពិភពលោកទីបីមួយចំនួន។ ហើយជាការពិតណាស់លទ្ធផលនៃការរចនាគឺជាសំពាធសំយោគនៃមន្ទីរពិសោធន៍ Mycoplasma ជាមួយនឹងហ្សែនដែលទទួលបានសិប្បនិម្មិត។ សារពាង្គកាយថ្មីដែលមានមុខងារថ្មី គឺជាលទ្ធផលនៃការអនុវត្តការគិតក្នុងការរចនា មានតែក្នុងវិស័យជីវវិទ្យាសំយោគប៉ុណ្ណោះ។

រោគវិទ្យាសំយោគ (២០០៩-២០១០) លទ្ធភាពដ៏គួរឱ្យរំខានមួយ: ហ្សែនសិប្បនិម្មិតបញ្ចប់នៅក្នុងអតិសុខុមប្រាណធម្មតាហើយនាំទៅដល់ការលេចឡើងនៃជំងឺចម្លែកថ្មី។ Daisy Ginsberg: "នេះគឺជាប្រភេទថ្មី - កូនកាត់នៃបាក់តេរីដែលផលិតសរសៃកញ្ចក់និងបាក់តេរីដែលមានប្រតិកម្មទៅនឹងការបំពុលបរិយាកាស" ។

វឌ្ឍនភាពទល់នឹងការវិវត្ត

ប្រសិនបើការរចនាគឺជាព្រំប្រទល់ដែលបំបែកធម្មជាតិចេញពីវប្បធម៌ នោះកុំសន្មត់ថាតំបន់ទាំងសងខាងរបស់វាមានជម្លោះ។ វប្បធម៌លូតលាស់ចេញពីធម្មជាតិ ហើយកែលម្អវា យ៉ាងហោចណាស់តាមទស្សនៈរបស់មនុស្ស។ ធម្មជាតិគឺជាផលិតផលនៃការវិវត្តន៍ដែលតែងតែឆ្លើយតបទៅនឹងបញ្ហាប្រឈមនាពេលនេះ ហើយមិនមានសមត្ថភាពក្នុងការធ្វើផែនការ ឬការរចនាដ៏ឆ្លាតវៃនោះទេ។ ការវិវត្តន៍គឺមិនស៊ាំនឹងគំនិតនៃ "ប្រសើរជាង" ខ្លាឃ្មុំសម័យទំនើបមិនប្រសើរជាងដាយណូស័រទេគ្រាន់តែសម្របខ្លួនបានល្អជាងទៅនឹងលក្ខខណ្ឌបច្ចុប្បន្ន។ ពិភពវប្បធម៍កំពុងអភិវឌ្ឍ ដោយគោរពច្បាប់នៃវឌ្ឍនភាពរបស់មនុស្ស៖ ចង្កៀងអុជធូប ប្រសើរជាងទៀន និងពិល អំពូល LED ល្អជាងសរសៃតង់ស្តែន។

សមត្ថភាពសម្រាប់ការរីកលូតលាស់នៃសារពាង្គកាយអេឡិចត្រូនិសំយោគ៖ កោសិកាសិប្បនិម្មិតនៅដំណាក់កាលផ្សេងគ្នានៃការលូតលាស់។

ទោះបីជាយ៉ាងណាក៏ដោយ នៅក្នុងវិស័យនៃការរចនានៃសត្វមានជីវិត រហូតមកដល់ពេលថ្មីៗនេះ មនុស្សអាចចូលរួមក្នុងការវិវត្តន៍ដោយដឹកនាំសកម្មភាពនៃការជ្រើសរើសសិប្បនិមិត្ត រហូតទាល់តែយើងមានមធ្យោបាយនៃការគ្រប់គ្រងហ្សែន ដែលជាឧបករណ៍ដ៏មានអានុភាពនៃវឌ្ឍនភាព ដែលអាចប្រៀបធៀបបាន។ ជាមួយនឹងការលេចឡើងនៃការផលិតម៉ាស៊ីនច្បាស់លាស់។ សព្វថ្ងៃនេះ បច្ចេកវិទ្យាទាំងនេះបានត្រៀមខ្លួនរួចជាស្រេចដើម្បីផ្លាស់ប្តូរ "ធម្មជាតិនៃធម្មជាតិ" ជាថ្មីម្តងទៀត ហើយក្នុងពេលនេះ Daisy Ginsberg កំពុងព្យាយាមស្វែងយល់ថាតើវានឹងទៅជាយ៉ាងណា។

ដូចអ្នកជីវវិទូជាច្រើនដែរ វិចិត្រករចាត់ទុកអ្វីដែលកំពុងកើតឡើងនៅក្នុងតំបន់នេះថាជាបដិវត្តន៍ថ្មីមួយ៖ “តម្លៃនៃការរៀបចំលំដាប់លំដោយ និងការសំយោគ DNA កំពុងធ្លាក់ចុះយ៉ាងឆាប់រហ័ស។ បច្ចេកវិជ្ជាកែប្រែហ្សែន CRISPR បានបង្កើនលទ្ធភាពដែលមាន។ Daisy បាននិយាយពេលកំពុងធ្វើបាឋកថានៅវេទិកា PopTech ជារៀងរាល់ឆ្នាំ។ - ប្រាកដណាស់នឹងមានអតិសុខុមប្រាណ GM ដើម្បីសម្អាតការបំពុលប្រេង ឬធ្វើឱ្យមានជាតិអាស៊ីតនៃដីមានលក្ខណៈធម្មតា។ ការ​ប្រើ​ប្រាស់​មូស​ដែល​បាន​កែប្រែ​គឺ​ជា​ការ​ពិត​ហើយ»។

Alexandra Daisy Ginsberg, Sascha Pohflepp, Andrew Stellitano សារពាង្គកាយ GM បង្កើតឡើងសម្រាប់បេសកកម្មអវកាសជ្រៅ និងមានសមត្ថភាពផ្តល់ឱ្យអវកាសយានិកនូវអាហារឆ្ងាញ់ៗ។ Daisy Ginsberg៖ “ស្រទាប់ផ្លែឈើសិប្បនិម្មិតត្រូវបានផលិតដោយបាក់តេរីដែលអាចប្រើប្រាស់ថាមពលអគ្គិសនី មិនមែនពន្លឺព្រះអាទិត្យទេ”។

អាណាចក្រសំយោគ

សារពាង្គកាយសំយោគពេញលេញគឺជាផលិតផលនៃវឌ្ឍនភាពបច្ចេកវិទ្យា មិនមែនជាការវិវត្តន៍ជីវសាស្រ្ត ហើយមិនមានកាតព្វកិច្ចធ្វើត្រាប់តាមសត្វធម្មជាតិទាល់តែសោះ។ ដោយ​មាន​មូលដ្ឋាន​ជីវគីមី​ទូទៅ​ជាមួយ​ពួកគេ នោះ​ពួកគេ​នឹង​ត្រៀម​ខ្លួន​ជា​ស្រេច​ក្នុង​ពេល​ឆាប់ៗ​ដើម្បី​ឈរ​ជា​សាខា​របស់​ពួកគេ​នៅលើ​ដើមឈើ​ជីវិត។ Superkingdom - រួមជាមួយបាក់តេរី, archaea និង eukaryotes, ការអភិវឌ្ឍដោយយោងទៅតាមច្បាប់របស់វាផ្ទាល់ដែលត្រូវបានកំណត់ដោយធម្មជាតិនិងមនុស្ស។ ប្រតិបត្តិការនៃច្បាប់ទាំងនេះគឺជាចំណាប់អារម្មណ៍ចម្បងរបស់ Daisy Ginsberg ។ តើ​រោងចក្រ​មួយ​នឹង​មាន​រូបរាង​យ៉ាង​ណា​ពេល​ក្លាយ​ទៅ​ជា​រោងចក្រ​រស់​នៅ? ការរចនាឆ្លាតវៃនឹងឆ្លើយសំណួរនេះ៖ ដូចជាហាងឯកទេសដែលផលិតផ្នែកមួយពី biopolymer ។ នៅពេលដែលទុំវាធ្លាក់ចេញពីផ្លែឈើដែលបើកហើយត្រៀមខ្លួនជាស្រេចដើម្បីផ្គុំជាមួយផ្លែឈើផ្សេងទៀតនៃរុក្ខជាតិសំយោគដើម្បីផ្តល់ឧបករណ៍មានប្រយោជន៍ទាំងមូល។

គួរឲ្យកត់សម្គាល់ នៅក្នុងស៊េរីនៃគំនូរព្រាង Growth Assembly ដែលបានបង្កើតឡើងក្នុងឆ្នាំ 2009 ឧបករណ៍បែបនេះប្រែទៅជាថ្នាំបាញ់ស្មៅ ដែលជាឧបករណ៍ដ៏សំខាន់សម្រាប់មនុស្សម្នាក់ដែលរស់នៅក្នុងពិភពនៃសេរីភាពពេញលេញនៃបច្ចេកវិទ្យាជីវសាស្ត្រ។ សិល្បករមិនខ្វាក់ភ្នែកទាល់តែសោះចំពោះគ្រោះថ្នាក់ដែលអាចកើតមាននាពេលអនាគតបែបនេះ ហើយនៅក្នុងគម្រោង Synthetic Kingdom នាងបានបង្ហាញពីផលវិបាកដ៏គួរឱ្យភ័យខ្លាចមួយចំនួន ការការពារដែលគួរតែត្រូវបានយកចិត្តទុកដាក់ជាមុន។ តាមទស្សនៈរបស់ Ginsberg ការផ្ទេរហ្សែនផ្តេករវាងសារពាង្គកាយសំយោគ និងធម្មជាតិអាចនាំឱ្យអតិសុខុមប្រាណនៅលើធ្មេញផលិតជាឧទាហរណ៍ សារធាតុពណ៌ ធ្វើឱ្យពួកវាប្រែពណ៌ភ្លឺ ហើយ "ការលេចធ្លាយហ្សែន" ពីរោងចក្រជីវអេឡិចត្រូនិចអាចនាំឱ្យមានការរីករាលដាលនៃគ្រួសក្នុងតម្រងនោម ផូស្វ័រ។

ឧបករណ៍នេះ - ឧបករណ៍បាញ់ថ្នាំស្មៅ - ត្រូវបានដាំដុះនៅក្នុងរុក្ខជាតិ GM ជាផ្នែកដាច់ដោយឡែក។ Daisy Ginsberg: "ទំនិញលែងត្រូវការដឹកជញ្ជូនជុំវិញពិភពលោក វាគ្រប់គ្រាន់ក្នុងការបញ្ជូនគ្រាប់ពូជទៅកន្លែង"។

ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ សូម្បីតែនៅក្នុងបច្ចេកវិទ្យាជីវសាស្ត្រនេះក៏មិនលេចធ្លោខ្លាំងដែរក្នុងចំណោមសមិទ្ធិផលរបស់មនុស្ស៖ គ្មានបច្ចេកវិទ្យាពីមុន ឬដែលមានស្រាប់គឺគ្មានផលប៉ះពាល់អវិជ្ជមានទេ។ ការរីកចម្រើននៃអរិយធម៌ទំនើបបាននាំឱ្យមានការថយចុះយ៉ាងឆាប់រហ័សនៃជីវចម្រុះ ដែលអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រហៅថាការផុតពូជជាសាកលលើកទីប្រាំមួយនៅក្នុងប្រវត្តិសាស្រ្តនៃជីវិតនៅលើផែនដី។ ប៉ុន្តែដូចជាជំហានមុនៗក្នុងការអភិវឌ្ឍន៍បានដោះស្រាយបញ្ហាជាច្រើនដែលបង្កើតឡើងដោយបច្ចេកវិទ្យាមុនៗ ជីវវិទ្យាសំយោគបានត្រៀមរួចរាល់ដើម្បី "ព្យាបាល" ជីវមណ្ឌលរបស់ភពផែនដី។ ក្ងោកសិប្បនិម្មិតដើម្បីស្ដារតុល្យភាពអាស៊ីត - មូលដ្ឋាននៃដី សត្វផ្សោតសិប្បនិម្មិតដើម្បីរាលដាលគ្រាប់ពូជ និងសូម្បីតែសារពាង្គកាយភ្លឺច្បាស់ចម្លែកដែលឆ្លងរុក្ខជាតិ និងត្រងទឹករបស់ពួកគេដើម្បីកម្ចាត់មេរោគគឺជាគម្រោង Daisy Ginsberg មួយផ្សេងទៀត និងការប៉ះមួយទៀតនៃអនាគតជីវបច្ចេកវិទ្យា។ ប្រសិនបើយើងជឿថាវឌ្ឍនភាពពិតជានាំពីល្អទៅល្អ នោះយើងអាចយល់ស្របថានេះពិតជាអ្វីដែលវានឹងក្លាយទៅជា។

Alexandra Daisy Ginsberg, ទីក្រុងឡុងដ៍

ការអប់រំ៖ សាកលវិទ្យាល័យខេមប្រ៊ីជ (ស្ថាបត្យកម្ម), សាកលវិទ្យាល័យស្ទែនហ្វដ (រចនា), មហាវិទ្យាល័យសិល្បៈ (រចនាអន្តរកម្ម)

អត្ថបទសម្រាប់ការប្រកួតប្រជែង "ជីវ/ម៉ូល/អត្ថបទ"៖ អត្ថបទដែលបានចេញផ្សាយនាពេលថ្មីៗនេះពីអ្នកជីវវិទូនៅសាកលវិទ្យាល័យ Harvard បានធ្វើឱ្យទីភ្នាក់ងារសារព័ត៌មានជាច្រើនចេញការកត់សម្គាល់: អ្នកវិទ្យាសាស្ត្របានប្រែក្លាយ E. coli ទៅជា analogue ជីវសាស្ត្រនៃកុំព្យូទ័រដែលក្នុងនោះម៉ូលេគុល RNA ខ្លីដើរតួជាសញ្ញាអគ្គិសនី។ នៅក្នុងអត្ថបទរបស់ខ្ញុំ ខ្ញុំចង់ផ្តល់ទិដ្ឋភាពសង្ខេបនៃសមិទ្ធិផលរបស់វិស្វករជីវវិស្វករទំនើប ហើយបន្ទាប់មកប្រាប់សាធារណជនអំពីរបៀបដែល "កុំព្យូទ័រជីវសាស្ត្រ" ដំណើរការ និងអ្វីដែលយើងរំពឹងពីពួកគេ។

អ្នកឧបត្ថម្ភទូទៅនៃការប្រកួតប្រជែងគឺក្រុមហ៊ុន៖ ក្រុមហ៊ុនផ្គត់ផ្គង់ដ៏ធំបំផុតនៃឧបករណ៍ សារធាតុ និងសម្ភារៈប្រើប្រាស់សម្រាប់ការស្រាវជ្រាវ និងផលិតជីវសាស្រ្ត។

អ្នកឧបត្ថម្ភពានរង្វាន់ទស្សនិកជននិងដៃគូនៃការតែងតាំង "ជីវឱសថថ្ងៃនេះនិងថ្ងៃស្អែក" គឺជាក្រុមហ៊ុន "Invitro" ។

"សៀវភៅ" អ្នកឧបត្ថម្ភការប្រកួត - "Alpina មិនប្រឌិត"

ពេញមួយអត្ថិភាពនៃមនុស្សជាតិ វិធីចម្បងដើម្បីដឹងអ្វីមួយគឺការសង្កេត។ អារីស្តូតបានបំបែកពងមាន់នៅដំណាក់កាលផ្សេងៗគ្នានៃការភ្ញាស់ ហើយគូសវាសនូវអ្វីដែលគាត់បានឃើញ ដោយព្យាយាមពន្យល់បន្ថែមទៀត។ យូរ ៗ ទៅវិធីសាស្រ្តដែលអាចទុកចិត្តបានបន្តិចបានលេចឡើង - ការពិសោធន៍ដែលយើងគ្រប់គ្រងលក្ខខណ្ឌនៃការសង្កេតទាំងស្រុង។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយថ្មីៗនេះ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រកាន់តែចង់ធ្វើអន្តរាគមន៍ក្នុងដំណើរការរស់នៅ បង្កើតហ្សែនថ្មីដែលមានប្រយោជន៍សម្រាប់មនុស្សជាតិ ឬគ្រាន់តែបំបែកអ្វីមួយនៅទីនោះ ហើយមើលថាតើមានអ្វីកើតឡើង។

នៅក្នុងជីវវិទ្យាទំនើប អ្នកជីវវិទូសំយោគ និងវិស្វករជីវវិស្វករ ដោះស្រាយបញ្ហានៃការអន្តរាគមន៍នៅក្នុងប្រព័ន្ធរស់នៅ។ ពួកគេបង្កើតវិធីសាស្រ្តសមហេតុផលចំពោះការគ្រប់គ្រង និងការសរសេរកម្មវិធីនៃមុខងារកោសិកា។ សិក្សាវិធីសាស្រ្តសម្រាប់បង្កើតការបង្កើតហ្សែនសិប្បនិម្មិត គ្រោងការណ៍ និងបណ្តាញ។ អ្នកអាចរកមើលការបំផុសគំនិតនៅក្នុងធម្មជាតិ ការផ្លាស់ប្តូរហ្សែនរវាងសារពាង្គកាយ ឬបង្កើតប្រព័ន្ធថ្មីទាំងស្រុងដែលមិនមាន analogues នៅក្នុងពិភពរស់នៅ។

សម្រាប់ការយល់ដឹងកាន់តែច្បាស់អំពីសម្ភារៈ យើងនឹងធ្វើឱ្យចំណេះដឹងរបស់សាលាឡើងវិញយ៉ាងឆាប់រហ័ស។

ឧបករណ៍ហ្សែនក្នុងរយៈពេល 30 វិនាទី

បទប្បញ្ញត្តិជាមូលដ្ឋានទំនើបនៃជីវវិទ្យាម៉ូលេគុលត្រូវបានពិពណ៌នាដោយសង្ខេបដោយអ្វីដែលគេហៅថា dogma កណ្តាល(រូបទី 1)៖ ព័ត៌មានហ្សែនបានបំប្លែងនូវលំដាប់ប្រូតេអ៊ីន ហើយត្រូវបានរក្សាទុកក្នុងកោសិកាក្នុងទម្រង់ជា DNA ហើយ RNA ផ្ទេរព័ត៌មានអំពីអាស៊ីតអាមីណូទៅកាន់ម៉ាស៊ីនម៉ូលេគុលនៃការសំយោគប្រូតេអ៊ីន - ribosome. លក្ខខណ្ឌពីរត្រូវបានទាមទារ៖ ប្រតិចារិក- ដំណើរការនៃការសំយោគ RNA ពីគំរូ DNA, - និង ការចាក់ផ្សាយ- ដំណើរការនៃការសំយោគប្រូតេអ៊ីនពីអាស៊ីតអាមីណូនៅលើម៉ាទ្រីស RNA ។

រូបភាពទី 1. dogma កណ្តាលនៃជីវវិទ្យាម៉ូលេគុល។គ្រោងការណ៍បង្ហាញពីដំណើរការសំខាន់ៗនៃការបញ្ជូននិងការអនុវត្តព័ត៌មានហ្សែននៅក្នុងកោសិកា។

វានឹងត្រូវការឯកសារស៊េរីទាំងមូល ដើម្បីផ្តល់នូវទិដ្ឋភាពលម្អិតនៃស្ថានភាពសិល្បៈនៅក្នុងជីវវិទ្យាសំយោគ ដូច្នេះខ្ញុំនឹងដាក់កម្រិតខ្លួនខ្ញុំចំពោះជម្រើសមួយចំនួនដែលមានប្រយោជន៍បំផុតសម្រាប់មនុស្ស ឬគ្រាន់តែជាការអភិវឌ្ឍន៍ដ៏គួរឱ្យរំភើបបំផុត។

ចូរចាប់ផ្តើមសាមញ្ញ - ជាមួយនឹងការបំបែក

mutagenesis ដែលដឹកនាំដោយគេហទំព័រផ្តល់នូវវិធីសាមញ្ញមួយដើម្បីកំណត់តួនាទីនៃហ្សែន/ប្រូតេអ៊ីនជាក់លាក់នៅក្នុងដំណើរការកោសិកា - ដំណើរការដែលបរាជ័យដោយសារតែការបំបែកហ្សែន ឬប្រូតេអ៊ីននោះច្បាស់ណាស់អាស្រ័យលើមុខងាររបស់វា។ ជាឧទាហរណ៍ យើងបិទហ្សែនណាមួយដែលគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ចំពោះយើងនៅក្នុងរុក្ខជាតិមួយ → ជំនួសឱ្យផ្កាធម្មតា យើងឃើញតែ stamens និង pistils → សេចក្តីសន្និដ្ឋាន៖ ហ្សែនចូលរួមនៅក្នុងការបង្កើតផ្នែកផ្កា។ វាហាក់បីដូចជាធម្មជាតិពោរពេញដោយមនុស្សផ្លាស់ប្តូរ ហេតុអ្វីបានជាបង្កើតថ្មី? ប៉ុន្តែការស្វែងរកហ្សែនណាដែលត្រូវបានបិទនៅក្នុង mutant ធម្មជាតិគឺពិបាកជាងការបំបែកវាដោយដៃ។ កំណត់យើង​មាន​ហ្សែន​ដូច​គ្នា។

ហ្សែនបរទេស

ជំនួសឱ្យការបិទហ្សែន អ្នកអាចព្យាយាមណែនាំហ្សែនពីប្រភេទផ្សេងទៀតចូលទៅក្នុងខ្លួន។ ការស្រាវជ្រាវបុរាណក្នុងវិស័យកែប្រែហ្សែនគឺផ្តោតទៅលើវិស័យកសិកម្ម និងការចិញ្ចឹមសត្វ ប៉ុន្តែនេះមិនមានន័យថាយើងមិនអាចដោះស្រាយបញ្ហាគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍បន្ថែមទៀតដោយប្រើវិធីសាស្ត្រដូចគ្នានោះទេ។

ជំងឺត្រូពិចបានទទួលការចាប់អារម្មណ៍កាន់តែខ្លាំងពីប្រព័ន្ធផ្សព្វផ្សាយក្នុងប៉ុន្មានឆ្នាំថ្មីៗនេះ។ នេះ​ជា​មេរោគ Zika និង​ជំងឺ​គ្រុនឈាម និង​គ្រុនចាញ់។ ហើយ​វា​ជា​ការ​ឆ្លង​មេរោគ​ចុង​ក្រោយ​ដែល​ធ្វើ​ឱ្យ​មាន​ការ​ព្រួយ​បារម្ភ​បំផុត។ ក្នុងសតវត្សចុងក្រោយនេះ Plasmodium គ្រុនចាញ់បានក្លាយទៅជាធន់នឹងថ្នាំបុរាណស្ទើរតែទាំងអស់។ អាតេមីស៊ីនីនដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងក្នុងទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1970 (សម្រាប់ការអភិវឌ្ឍន៍របស់វា ដោយវិធីនេះ ពួកគេត្រូវបានផ្តល់រង្វាន់ណូបែលនៅឆ្នាំ 2015) បានក្លាយជាក្តីសង្ឃឹមថ្មីសម្រាប់វេជ្ជបណ្ឌិត ហើយពិតជាបាននាំឱ្យមានការថយចុះយ៉ាងខ្លាំងនៃការស្លាប់ដោយសារជំងឺគ្រុនចាញ់ក្នុងរយៈពេលជាច្រើនទសវត្សរ៍កន្លងមកនេះ។ ឥឡូវនេះ artemisinin ត្រូវបានផលិតជាលក្ខណៈពាណិជ្ជកម្មដោយប្រើផ្លូវជីវគីមីសិប្បនិម្មិត - អង់ស៊ីមដែលអនុវត្តប្រតិកម្មដែលចង់បានត្រូវបានប្រមូលពីបាក់តេរីផ្សេងៗគ្នាទៅជាសំពាធដែលបានកែប្រែមួយ។ តាមទស្សនៈរបស់អ្នកបច្ចេកទេសគីមី នេះគឺជាដំណោះស្រាយដ៏អស្ចារ្យ - យើងមិនខ្វល់ពីភាពឯកោនៃផលិតផលកម្រិតមធ្យមទេ យើងចំណាយថាមពលតិចលើប្រតិកម្ម ហើយវាងាយស្រួលក្នុងការញែកផលិតផលចេញ - គ្រាន់តែច្រោះបាក់តេរីចេញ។

ដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហាជំងឺដែលបណ្តាលមកពីសត្វល្អិត មានដំណោះស្រាយមួយទៀតគឺ៖ ប្រតិកម្មខ្សែសង្វាក់ mutagenic , . ឈ្មោះនេះស្តាប់ទៅគួរឱ្យខ្លាច ហើយវាជាការពិត។ ខ្លឹមសារនៃវិធីសាស្រ្តគឺដើម្បីធ្វើការផ្លាស់ប្តូរហ្សែនដែលកំពុងបន្តពូជនៅក្នុងចំនួនប្រជាជន ជាមួយនឹងសក្តានុពលនៃការផ្លាស់ប្តូរយ៉ាងពិតប្រាកដនូវសារពាង្គកាយទាំងអស់នៃប្រភេទសត្វដែលបានផ្តល់ឱ្យជាលទ្ធផល។ រូបភាពទី 2 បង្ហាញពីរបៀបដែលប្រភេទ mutant (បញ្ជាក់ នៅក្នុងពណ៌ខៀវ) អាចក្លាយជាមនុស្សលេចធ្លោ។ យើងបំពានច្បាប់នៃមរតក Mendelian ដោយការណែនាំអង់ស៊ីមដែលកែប្រែវាទៅក្នុងហ្សែន។

ដោយប្រើប្រតិកម្មខ្សែសង្វាក់ mutagenic មូសអាចត្រូវបានធ្វើឱ្យអសមត្ថភាពក្នុងការផ្ទុកជំងឺគ្រុនចាញ់ និង កូនចៅទាំងអស់។ មូសដែលបានកែប្រែក៏នឹងមិនអាចឆ្លងមនុស្សបានដែរ។

សម្រាប់អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រជាច្រើន ប្រតិកម្មខ្សែសង្វាក់ mutagenic បង្កឱ្យមានការព្រួយបារម្ភយ៉ាងខ្លាំង។ ការផ្លាស់ប្តូរមួយ ដែលត្រូវបានណែនាំទៅក្នុងហ្សែននៃបុគ្គលតែមួយ រីករាលដាលដោយមិនអាចគ្រប់គ្រងបាននៅក្នុងហ្សែនរបស់កូន ចៅ ចៅទួត និងគ្រប់ជំនាន់ជាបន្តបន្ទាប់នៃចំនួនប្រជាជន។ ដោយសារតែនេះសារពាង្គកាយ "ព្រៃ" អាចបាត់ពីមុខផែនដី។

វិធីសាស្រ្តមិនសូវរ៉ាឌីកាល់ ប៉ុន្តែវិធីសាស្ត្រស្រដៀងគ្នានេះកំពុងត្រូវបានប្រើប្រាស់រួចហើយ។ នៅប្រទេសប្រេស៊ីល រោងចក្រផលិតមូស GM ដែលពូជរបស់វាក្រៀវ ហើយបញ្ចេញវាទៅក្នុងព្រៃ។ នេះជួយកាត់បន្ថយចំនួនមូសដែលផ្ទុកមេរោគគ្រុនឈាម ហ្ស៊ីកា គ្រុនចាញ់ និងផ្សេងៗទៀត។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ដោយសារវិធីសាស្ត្រនេះដំណើរការបានតែពីរជំនាន់ប៉ុណ្ណោះ វាមិនមានគ្រោះថ្នាក់អ្វីនឹងចេញពីដៃនោះទេ។

អ្វីគ្រប់យ៉ាងកើតឡើងដោយយោងទៅតាមច្បាប់នៃពន្ធុវិទ្យាប្រជាជន៖ បុរសដែលបានកែប្រែប្រកួតប្រជែងនៅលើជើងស្មើគ្នាជាមួយបុរសធម្មជាតិសម្រាប់ការបន្តពូជ ដូច្នេះចំនួនកូនដែលអាចសម្រេចបាននៅជំនាន់ក្រោយមានការថយចុះ ដែលមានន័យថាចំនួនក៏ថយចុះផងដែរ។ ចំណេញ!

ខួរក្បាលនៅក្នុងបច្ចេកវិទ្យា

អង់ស៊ីមកម្រិត - អង់ស៊ីមដូចគ្នាដែលបានកែសម្រួលហ្សែនរបស់មូស និងរុយផ្លែឈើ - ក៏អាចជួយយើងក្នុងកិច្ចការសរសៃប្រសាទផងដែរ។

វិធីសាស្រ្ត ខួរក្បាល បានអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រសរសៃប្រសាទគូររូបណឺរ៉ូននីមួយៗនៅក្នុងខួរក្បាល (ក្នុងករណីនេះ កណ្តុរ) ជាមួយនឹងពណ៌បុគ្គល។ ហើយចំនុចនៅទីនេះមិនត្រឹមតែមើលទៅស្អាតអស្ចារ្យប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែវាថែមទាំងថារចនាសម្ព័ន្ធខួរក្បាលកាន់តែមានភាពច្បាស់លាស់មួយកម្រិតទៀត៖ ឥឡូវនេះយើងអាចតាមដានទំនាក់ទំនងរវាងណឺរ៉ូនដែលស្ថិតនៅក្នុងស្រទាប់តែមួយនៃ Cortex ស្វែងរកសញ្ញាមិនសូវច្បាស់។ ផ្លូវនាំយើងខិតទៅជិតការចងក្រងបន្តិច ឧបករណ៍ភ្ជាប់- ផែនទីនៃទំនាក់ទំនងទាំងអស់នៃណឺរ៉ូននៅក្នុងខួរក្បាល។ វាដំណើរការដូចនេះ៖ ប្រូតេអ៊ីន fluorescent ជាច្រើននៃពណ៌ផ្សេងគ្នាត្រូវបានបញ្ចូលទៅក្នុងហ្សែន ហើយនៅពេលដែលកោសិកាខុសគ្នាទៅជាណឺរ៉ូន អង់ស៊ីមដាក់កម្រិតដោយចៃដន្យបិទពួកវាមួយចំនួន។ ដូច្នេះ ណឺរ៉ូននីមួយៗមានពណ៌រៀងៗខ្លួន ហើយលេចធ្លោយ៉ាងច្បាស់ពីសល់ (រូបទី 3)។

បណ្តាញ សៀគ្វី និងរង្វិលជុំ

ប៉ុន្តែយើងនឹងមិនរស់នៅលើការកែប្រែ និងការបញ្ចូលហ្សែនតែមួយ (មិនអន្តរកម្ម) ក្នុងរយៈពេលយូរនោះទេ ព្រោះភាពស្មុគស្មាញ និងភាពស្មុគ្រស្មាញទាំងអស់នៃប្រព័ន្ធរស់នៅគឺបណ្តាលមកពីចំនួនដ៏ច្រើន និងប្រព័ន្ធនិយតកម្មជាច្រើនដែលដំណើរការទាំងកម្រិតនៃ ប្រតិចារិក និងការបកប្រែ។ ឥឡូវនេះយើងដឹងគ្រប់គ្រាន់អំពីបទប្បញ្ញត្តិដើម្បីព្យាយាមបង្កើត បណ្តាញហ្សែនដែលធ្វើការដូចនិងនៅពេលដែលយើងត្រូវការ។

ប្រភេទសំខាន់មួយនៃបណ្តាញហ្សែនគឺ លំយោល។ . ទាំងនេះគឺជាប្រព័ន្ធដែលឆ្លងកាត់រដ្ឋជាច្រើន។ ឧទាហរណ៍ បណ្តាញ oscillatory គ្រប់គ្រងចង្វាក់ circadian នៅក្នុងសត្វ ចង្វាក់ប្រចាំថ្ងៃរបស់ cyanobacteria ។ លំយោលសិប្បនិម្មិតគឺជាប្រធានបទស្រាវជ្រាវដំបូងបង្អស់របស់វិស្វករជីវវិស្វករ។ បាក់តេរី​ដែល​ផ្លាស់ប្តូរ​ពណ៌​ជា​រង្វង់​ជា​លទ្ធផល​នៃ​រង្វង់​ដ៏​កាច​សាហាវ​នៃ​ការ​ធ្វើ​ឲ្យ​សកម្ម និង​ការ​ធ្វើឱ្យ​ហ្សែន​ខុស​គ្នា​លែង​ដំណើរការ (វីដេអូ) បាន​បង្ហាញ​ខ្លួន​វិញ​ក្នុង​ឆ្នាំ ២០០៨។ ការមានការគ្រប់គ្រង "បណ្តោះអាសន្ន" នៃផលិតកម្មប្រូតេអ៊ីនបែបនេះអាចមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់ ពីព្រោះធម្មជាតិទាំងអស់រស់នៅក្នុងវដ្ត។

ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ អត្ថបទថ្មីៗនិយាយអំពីលទ្ធភាពនៃការសម្រេចបាននូវការផ្លាស់ប្តូរពណ៌ដែលស្របគ្នានៅក្នុងអាណានិគមទាំងមូល។

វីដេអូ។ បាក់តេរីដែលលំយោលរវាង fluorescent និងស្ថានភាពគ្មានពណ៌។

ឧទាហរណ៍ "ពណ៌" មួយផ្សេងទៀតគឺបាក់តេរីដែលមានប្រតិកម្មទៅនឹងពន្លឺដែលបណ្តាលឱ្យមានពណ៌ដែលពួកគេត្រូវបានបំភ្លឺ។ "ទូរទស្សន៍បាក់តេរី" បែបនេះ (ឧទាហរណ៍ក្នុងរូបភាពទី 4) បើកផ្លូវថ្មីមួយសម្រាប់យើងក្នុងការគ្រប់គ្រងហ្សែនបាក់តេរី ដែលមិនត្រូវការការព្យាបាលគីមីណាមួយនៃវប្បធម៌នោះទេ។ ជាការពិត រលកពន្លឺខុសៗគ្នា ដែលកោសិកាបញ្ចេញកាំរស្មី គឺដូចជាប៊ូតុងនៅលើឧបករណ៍បញ្ជាពីចម្ងាយ ដែលបើកការសំយោគប្រូតេអ៊ីនផ្សេងៗ។

រូបភាពទី 4. អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រមកពីវិទ្យាស្ថានបច្ចេកវិទ្យា Massachusetts បានពណ៌នានិមិត្តសញ្ញានៃសាកលវិទ្យាល័យរបស់ពួកគេនៅលើចាន Petri ជាមួយនឹងបាក់តេរីដែលបានកែប្រែ ( កំពូលឆ្វេង- រូបភាពដែលត្រូវបានព្យាករលើអាណានិគម) ។

RNA

អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រមិនភ្លេចប្រភេទម៉ាក្រូម៉ូលេគុលផ្សេងទៀតទេ - អាស៊ីត ribonucleic ។ ឥឡូវនេះយើងនឹងមិនរស់នៅលើសារៈសំខាន់នៃ RNA សម្រាប់កោសិកា និងតួនាទីរបស់វានៅក្នុងដំណើរការនៃការកើតនៃជីវិត និងការវិវត្តន៍នោះទេ ប៉ុន្តែសូមនិយាយបន្ថែមទៀតអំពីផ្នែកជាក់ស្តែងនៃការប្រើប្រាស់របស់វានៅក្នុងជីវវិទ្យាសំយោគ។

ម៉្យាងវិញទៀត RNA មានភាពចម្រុះជាង DNA និងប្រូតេអ៊ីន៖ ការអនុលោមតាមរចនាសម្ព័ន្ធជាច្រើន (រចនាសម្ព័ន្ធលំហ) អនុញ្ញាតឱ្យ RNA ដើរតួនាទីណាមួយ ពីក្រុមហ៊ុនបញ្ជូនព័ត៌មានហ្សែន ឧបករណ៍ទទួល/ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា ក្របខ័ណ្ឌរចនាសម្ព័ន្ធ រហូតដល់សកម្មភាពអង់ស៊ីម។

ម្យ៉ាងវិញទៀត RNA គឺមិនស្ថិតស្ថេរតាមដែលអាចធ្វើទៅបានក្នុងទម្រង់ដ៏បរិសុទ្ធរបស់វា វាមិនរស់នៅក្នុងកោសិកាក្នុងរយៈពេលយូរនោះទេ ហើយការធ្វើការជាមួយវាទាមទារពេលវេលា និងការខិតខំប្រឹងប្រែងបន្ថែមទៀត។

ហេតុផលសម្រាប់ការនេះគឺមិនសំខាន់បន្តិច៖ RNA មានប្រតិកម្មគីមីជាមួយខ្លួនវា ហើយមនុស្សក៏បញ្ចេញ RNases ជាច្រើន (អង់ស៊ីមដែលបង្ខូច RNA) ជាមួយនឹងញើស និងដង្ហើម ដែលដើរតួនាទីជារបាំងការពារដំបូងប្រឆាំងនឹងមេរោគ។

ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ ក៏មានការអភិវឌ្ឍន៍ដ៏ស្រស់ស្អាត និងស្មុគស្មាញនៅក្នុងតំបន់នេះផងដែរ។ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រមកពីសាកលវិទ្យាល័យ Harvard បានបង្កើតឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា RNA៖ កោសិកាដែលបានកែប្រែបង្កើត RNA ទទួលស្គាល់ ដែលបន្ទាប់មកត្រូវបានអនុវត្តលើក្រដាសក្នុងទម្រង់ជាកោសិកា។ បន្ទះសាកល្បងទាំងនេះស្ងួតអស់ ហើយអាចរក្សាទុកបានយូរ។ នៅពេលប្រើ ទឹក និងសំណាកត្រូវបានអនុវត្តចំពោះពួកវា អ្នកទទួល RNA ទទួលស្គាល់គោលដៅជាក់លាក់មួយ ហើយចាប់ផ្តើមការសំយោគប្រូតេអ៊ីនពណ៌ (រូបភាពទី 5)។

លទ្ធផលនេះនៅក្នុងឧបករណ៍វិភាគតម្លៃទាប រឹងមាំ និងត្រឹមត្រូវ ដែលអាចកំណត់អត្តសញ្ញាណជំងឺ ឬការឆ្លងមេរោគជាមួយនឹងដំណក់ទឹកមាត់ ឬឈាមក្នុងរយៈពេលមួយនាទីនៅខាងក្រៅមន្ទីរពិសោធន៍គ្រប់ទីកន្លែងក្នុងពិភពលោក។

ជីវកុំព្យូទ័រ

ពីការពិនិត្យឡើងវិញនៃសមិទ្ធិផលទូទៅនៃជីវវិទ្យាសំយោគឥឡូវនេះយើងអាចបន្តទៅការពិចារណាដែលបានសន្យានៃប្រធានបទនៃ "កុំព្យូទ័រជីវវិទ្យា" ។ នៅពីមុខយើងគឺជាផ្នែកពិបាកបំផុតនៃសម្ភារៈប៉ុន្តែនេះមិនធ្វើឱ្យវាមិនសូវចាប់អារម្មណ៍និងស្រស់ស្អាតទេ។ ដើម្បីចាប់ផ្តើម ចូរយើងចងចាំនូវអ្វីដែលឧបករណ៍កុំព្យូទ័រធ្វើ៖ ពួកគេយកសញ្ញាបញ្ចូលមួយចំនួន ដំណើរការពួកវា (ឧទាហរណ៍ ប្រៀបធៀប ផលបូក ជ្រើសរើសមួយក្នុងចំណោមមួយចំនួន) ហើយបន្ទាប់មកចេញលទ្ធផលដែលត្រូវគ្នានឹងទិន្នន័យបញ្ចូល។

សារពាង្គកាយមានជីវិតទាំងអស់គឺជាកុំព្យូទ័រជីវសាស្ត្រផ្លូវការ៖ ផ្អែកលើលក្ខខណ្ឌខាងក្រៅ (ពន្លឺ ភាពអាចរកបាននៃអាហារ ដង់ស៊ីតេប្រជាជន និងផ្សេងៗទៀត) ពួកគេសម្រេចចិត្តថាតើប្រូតេអ៊ីនមួយណាដែលត្រូវសំយោគ តើត្រូវផ្លាស់ទីក្នុងទិសដៅណា ពេលណាត្រូវគុណ និងស្តុកទុក ... ប៉ុន្តែមានតែ សកម្មភាពទាំងអស់នេះ មិនមែនជាអ្វីដែលយើងចង់ទទួលបាននោះទេ។ ជីវវិទូសំយោគចង់កំណត់សញ្ញាដោយខ្លួនឯងដំណើរការនៃការ "គណនា" និងលទ្ធផល។ ហេតុអ្វីបានជាយើងត្រូវការវា? កម្មវិធីនៃ "កុំព្យូទ័រផ្ទាល់" អាចត្រូវបានរកឃើញនៅក្នុងជីវបច្ចេកវិទ្យា និងក្នុងវេជ្ជសាស្ត្រ និងសូម្បីតែនៅក្នុងសកម្មភាពវិទ្យាសាស្ត្រខ្លួនឯង។ ពួកគេនឹងជួយយើងឱ្យសម្រេចបាននូវដំណើរការស្វ័យប្រវត្តិកម្មដ៏សំខាន់ មិនថាជាការធ្វើតេស្តឈាម ឬការត្រួតពិនិត្យដំណើរការជីវបច្ចេកវិទ្យានោះទេ។ ហើយឥឡូវនេះវាមានភាពប្រាកដនិយមយ៉ាងទូលំទូលាយក្នុងការអនុវត្ត។

ឧទាហរណ៍ដ៏ល្អមួយគឺ lactose operon ដែលការងាររបស់វាចាប់ផ្តើមនៅពេលដែលលក្ខខណ្ឌពីរត្រូវបានបំពេញ: មានជាតិ lactose និងមិនមានជាតិស្ករ។ ការងាររបស់ operon គឺទិន្នផល; គ្លុយកូស lactose - ធាតុចូលលក្ខខណ្ឌ - ដំណើរការ។

តក្កវិជ្ជា

ធាតុសំខាន់ក្នុងការគណនាគឺជាធាតុឡូជីខល (ហៅថា វ៉ាល់) ដែលអនុវត្តប្រតិបត្តិការមូលដ្ឋានដូចជា AND, OR, NOT ជាដើម។ ពួកគេអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកកាត់បន្ថយចំនួននៃសញ្ញាធ្វើឱ្យវាអាចបន្ថែមសាខា (ប្រសិនបើ ... បន្ទាប់មក ... ល។ ) ទៅកម្មវិធីនាពេលអនាគត។ គ្រោងការណ៍បែបនេះអាចត្រូវបានអនុវត្តទាំងនៅកម្រិតហ្សែន (រូបភាពទី 6) និងនៅដំណាក់កាលបកប្រែដោយប្រើម៉ូលេគុល RNA សំយោគខ្លី។ ខ្សែសង្វាក់នៃ activator និងប្រូតេអ៊ីន repressor អាចត្រូវបានគេចាត់ទុកថាជាត្រង់ស៊ីស្ទ័រ។

ការចងចាំ

កុំព្យូទ័រគឺមិនអាចយល់បានដោយគ្មានអង្គចងចាំ ហើយអ្នកជីវវិទូយល់ពីរឿងនេះ។ អត្ថបទដំបូងស្តីពីការចងចាំជីវសាស្រ្តសិប្បនិម្មិតត្រូវបានបោះពុម្ពឡើងវិញនៅឆ្នាំ 2000 ។ ដោយប្រើសញ្ញាខាងក្រៅ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រអាចប្តូរកោសិការវាងស្ថានភាពស្ថេរភាពពីរ (ឧទាហរណ៍ រវាងការសំយោគប្រូតេអ៊ីនពីរផ្សេងគ្នា) ដែលជាអង្គចងចាំតែមួយ (រូបភាពទី 7)។

រូបភាពទី 7. ដ្យាក្រាមនៃការផ្លាស់ប្តូរហ្សែន។ អាំងឌុចទ័រ ១និង 2 - សញ្ញាត្រួតពិនិត្យ, ហ្សែន repressor ធានានូវប្រតិបត្តិការក្នុងពេលដំណាលគ្នាត្រឹមតែពាក់កណ្តាលមួយ (រដ្ឋមួយក្នុងចំណោមរដ្ឋទាំងពីរ) នៃប្រព័ន្ធ។

ធាតុជាមូលដ្ឋានបែបនេះបើកវិសាលភាពដ៏ធំសម្រាប់ការស្រមើស្រមៃ - ឧទាហរណ៍ មានគ្រោងការណ៍ដែលរាប់ចំនួនព្រឹត្តិការណ៍ដែលកំណត់ព្រំដែននៃពន្លឺ និងស្រមោល... ប៉ុន្តែនៅតែមានវិធីដ៏វែងឆ្ងាយនៃការស្រាវជ្រាវ គំនិត និងរបកគំហើញនៅខាងមុខ។ .

iGEM

នេះពិបាកនឹងជឿណាស់ ប៉ុន្តែជីវវិទ្យាសំយោគមានកម្រិតចូលទាប (តាមធម្មជាតិ លុះត្រាតែមានសេចក្តីប្រាថ្នា និងចំណេះដឹង)។ តើនេះអាចទៅរួចដោយរបៀបណា? ផ្លូវគឺឆ្លងកាត់ការប្រកួតប្រជែង iGEM (ម៉ាស៊ីនវិស្វកម្មហ្សែនអន្តរជាតិ) បង្កើតឡើងក្នុងឆ្នាំ ២០០៤។ ឥឡូវនេះក្រុមដែលមានមនុស្សរហូតដល់ប្រាំមួយនាក់មកពីសិស្សសាលា និងនិស្សិតបរិញ្ញាបត្រអាចចូលរួមបាន (វាក៏មានផ្នែកដាច់ដោយឡែកសម្រាប់អ្នកគ្រប់គ្នាដែល "ចាស់")។

iGEM ​​​​ជា biohackathon ពិតប្រាកដ៖ ស្មារតីនៃការប្រកួតប្រជែងគឺជិតស្និទ្ធទៅនឹងចលនា biohacking ដែលកំពុងទទួលបានប្រជាប្រិយភាពក្នុងរយៈពេល 10 ឆ្នាំកន្លងមកនេះ។ នៅនិទាឃរដូវ ក្រុមចុះឈ្មោះ និងបង្កើតគំនិតគម្រោង។ នៅរដូវក្តៅ ពួកគេត្រូវបង្រៀនបាក់តេរី (ជាវត្ថុស្តង់ដារ និងជាទីពេញចិត្តបំផុត) នូវអ្វីដែលថ្មី និងមិនធម្មតា។

នេះជាការពិតណាស់ តម្រូវឱ្យមានវត្តមានរបស់មន្ទីរពិសោធន៍ សមត្ថភាពក្នុងការគិតដោយមិនគិតខ្លី ការរៀបចំទ្រឹស្តីល្អ និងកំណត់ជំនាញមន្ទីរពិសោធន៍បានត្រឹមត្រូវ។

ប៉ុន្តែជាមួយនឹងសារធាតុ reagents និងសម្ភារៈចាប់ផ្តើម អ្វីគ្រប់យ៉ាងគឺគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ជាងនេះទៅទៀត: MIT មាន "ការចុះបញ្ជីគ្រឿងបន្លាស់ជីវសាស្រ្តស្តង់ដារ" - មូលដ្ឋានទិន្នន័យនៃសមាសធាតុសាមញ្ញបំផុតដូចជា plasmids, primers, promoters, terminators, proteins, protein domains និងច្រើនទៀត។ (រូបភាពទី 8) ដែលត្រូវបានរក្សាទុកក្នុងទម្រង់នៃម៉ូលេគុល DNA ។ ឥឡូវនេះវាមានផ្នែកដែលបានចុះឈ្មោះជាង 20,000 ដូច្នេះអ្នកអាចរកឃើញស្ទើរតែទាំងអស់ ចាប់ពីប្រូតេអ៊ីន fluorescent បុរាណ រហូតដល់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាលោហៈធ្ងន់ និងល្បីល្បាញ។ CRISPR/Cas. បន្ទាប់ពីគណៈកម្មាធិការរៀបចំការអនុម័តគម្រោងនៃក្រុមដែលបានចុះឈ្មោះពួកគេត្រូវបានបញ្ជូនសមាសធាតុចាំបាច់ទាំងអស់ពីបញ្ជីឈ្មោះ។

អ្នកឈ្នះត្រូវបានជ្រើសរើសដោយក្រុមអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រដែលមានការទទួលស្គាល់ចំនួន 120 នាក់នៅក្នុងសន្និសីទរដូវស្លឹកឈើជ្រុះប្រចាំឆ្នាំនៅទីក្រុងបូស្តុន។

ជាឧទាហរណ៍ ខ្ញុំនឹងប្រាប់អ្នកអំពីគម្រោងមួយរបស់និស្សិតនៃ Imperial College London ( មហាវិទ្យាល័យ Imperial ទីក្រុងឡុងដ៍) ដែលបានឈ្នះរង្វាន់ធំក្នុងឆ្នាំ 2016 ។ គំនិតចម្បងគឺដើម្បីគ្រប់គ្រងសមាមាត្រប្រភេទនៃបាក់តេរីនៅក្នុងសហវប្បធម៌។ នៅពេលអនាគត នេះអាចធ្វើឱ្យវាអាចសម្រេចបាននូវសក្តានុពលទាំងមូល ប្រព័ន្ធអេកូសំយោគ. សិស្សរួមបញ្ចូលគ្នានូវប្រព័ន្ធបាក់តេរី អារម្មណ៍នៃកូរ៉ុម(ដោយបាក់តេរីទំនាក់ទំនង និងសម្របសម្រួលឥរិយាបថរបស់ពួកគេនៅក្នុងប្រភេទសត្វ) សៀគ្វីគណនា RNA ដែលប្រៀបធៀបសញ្ញាកូរ៉ុមពីប្រភេទផ្សេងៗគ្នា និងប្រូតេអ៊ីនរារាំងការលូតលាស់ (ដ្យាក្រាមទូទៅត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 8)។ ដូច្នេះ បាក់តេរីតែងតែដឹងពីភាពសម្បូរបែបនៃប្រភេទសត្វទាំងអស់ ហើយដោយសារតែសារធាតុរារាំងការលូតលាស់ ពួកគេអាចរក្សាសមាមាត្ររបស់វាឱ្យនៅដដែល។ ឧបករណ៍ប្រៀបធៀប RNA ត្រូវបានបង្កើតឡើងតាំងពីដំបូង ហើយកម្មវិធីក៏ត្រូវបានណែនាំផងដែរ ដើម្បីកត់ត្រា និងវិភាគទិន្នន័យការលូតលាស់សហវប្បធម៌។

ព្រឹត្តិការណ៍​នេះ​មាន​ការ​ពេញ​និយម​យ៉ាង​ខ្លាំង​នៅ​ក្នុង​រង្វង់​សាកលវិទ្យាល័យ ចំនួន​អ្នក​ចូល​រួម​ឡើង​ដល់​ប្រាំ​ពាន់​នាក់ ហើយ​សូម្បី​តែ​រុស្ស៊ី​ក៏​បាន​បង្ហាញ​ខ្លួន​ម្ដង​ទៀត​កាល​ពី​ពេល​ថ្មីៗ​នេះ។

សមត្ថភាពក្នុងការគ្រប់គ្រងដំណើរការដែលកើតឡើងនៅក្នុងសារពាង្គកាយមានជីវិតត្រូវបានកំណត់ត្រឹមតែការស្រមើលស្រមៃរបស់យើងប៉ុណ្ណោះ។ ឆាប់ៗនេះ អ្នកស្រាវជ្រាវនឹងអាច "កម្មវិធី" កោសិការស់ដើម្បីផលិតជីវឥន្ធនៈពីប្រភពកកើតឡើងវិញ "បង្ខំ" ពួកគេឱ្យវាយតម្លៃវត្តមានជាតិពុលនៅក្នុងបរិស្ថាន ឬផលិតអាំងស៊ុយលីនក្នុងបរិមាណដែលត្រូវការដោយរាងកាយ ... វាហាក់ដូចជាខ្លាំងណាស់។ មិនយូរប៉ុន្មានវិស្វកម្មហ្សែននឹងក្លាយទៅជាអ្វីដែលមិនស្មុគស្មាញជាងវិស្វកម្មបែបប្រពៃណីនោះទេ ហើយវានឹងមានភាពងាយស្រួលក្នុងការធ្វើការជាមួយកោសិការស់នៅដូចកុំព្យូទ័រធម្មតាដែរ។ រូបមន្តសាមញ្ញសម្រាប់ជីវវិទ្យាសំយោគអាចត្រូវបានបង្ហាញដូចខាងក្រោម៖ "អានលំដាប់ហ្សែននៃប្រូតេអ៊ីនដែលបំពេញមុខងារជាក់លាក់ ទទួលបាន "សមាសធាតុ" ចាំបាច់ទាំងអស់ ប្រមូលផ្តុំពួកវាទៅជារចនាសម្ព័ន្ធប្រូតេអ៊ីនស្មុគស្មាញ ហើយបន្ទាប់មកដាក់រចនាសម្ព័ន្ធទាំងនេះនៅក្នុងកោសិការស់ និងបង្កើត ពួកគេធ្វើការ។” ជីវិតគឺផ្អែកលើកូដហ្សែនសកល ហើយតាមពិតជីវវិទ្យាសំយោគស្នើឱ្យបង្កើតប្រភេទនៃ "ប្រអប់ដែលមានផ្នែក និងឧបករណ៍ជាសកល" ម្យ៉ាងវិញទៀត កំណែជីវសាស្ត្រនៃសំណុំនៃត្រង់ស៊ីស្ទ័រ និងកុងតាក់ដែលអាចបញ្ចូលបាន។ បើចាំបាច់ចូលទៅក្នុងកន្លែងត្រឹមត្រូវនៅក្នុងខ្សែសង្វាក់នៃប្រតិកម្មជីវគីមីដែលកើតឡើងនៅក្នុងកោសិកា។

ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការប្រៀបធៀបបែបនេះមិនបំពេញចន្លោះរវាងអ្វីដែលយើងដឹងអំពីប្រព័ន្ធរស់នៅ និងរបៀបដែលវាដំណើរការជាក់ស្តែងនោះទេ។ "មានប្រតិកម្មជីវគីមីមួយចំនួនដែលយើងយល់ ក៏ដូចជាទួណឺវីស ឬត្រង់ស៊ីស្ទ័រ"លោក Rob Carlson ដែលជាអ្នកដឹកនាំម្នាក់នៃក្រុមហ៊ុនជីវបច្ចេកវិទ្យា Biodesic (សហរដ្ឋអាមេរិក) មានប្រសាសន៍ថា។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការលំបាកលេចឡើងរួមជាមួយនឹងភាពស្មុគស្មាញនៃប្រព័ន្ធ ហើយនៅចំណុចខ្លះយើងមិនអាចយកគំរូតាមដំណើរការនេះ ឬដំណើរការនោះបានទៀតទេ ព្រោះវាប្រែទៅជាមានទំនាក់ទំនងជាមួយដំណើរការមិនស្មុគស្មាញជាច្រើនទៀត។ ក្នុងឆ្នាំ 2009 អ្នកវិទ្យាសាស្ត្របានជួបប្រទះគំរូគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍មួយ: ទោះបីជាការពិតដែលថាក្នុងរយៈពេលប៉ុន្មានឆ្នាំថ្មីៗនេះចំនួននៃការបោះពុម្ពផ្សាយវិទ្យាសាស្ត្រដែលឧទ្ទិសដល់ការពិពណ៌នាអំពីផ្លូវជីវគីមីថ្មីបានកើនឡើងយ៉ាងខ្លាំងក៏ដោយភាពស្មុគស្មាញនៃផ្លូវដែលបានពិពណ៌នាថ្មីទាំងនេះឬនិយាយម្យ៉ាងទៀតចំនួននៃ អង្គភាពនិយតកម្មនៅក្នុងផ្លូវទាំងនេះ ផ្ទុយទៅវិញបានចាប់ផ្តើមធ្លាក់ចុះ។

ឧបសគ្គកើតឡើងនៅគ្រប់ជំហាននៃដំណើរការគំរូនៅក្នុងប្រព័ន្ធរស់នៅ៖ ពីការកំណត់លក្ខណៈនៃផ្នែកសមាសភាគរហូតដល់ការផ្គុំនៃប្រព័ន្ធទាំងមូល។ "ថ្ងៃនេះជីវវិទ្យាខ្ចីច្រើនពីវិស្វកម្ម" Christina Agapakis ដែលកំពុងសិក្សាថ្នាក់បណ្ឌិតផ្នែកជីវវិទ្យាសំយោគនៅសាលាវេជ្ជសាស្ត្រ Harvard ក្នុងទីក្រុង Boston និយាយ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ បញ្ហាមិនបញ្ឈប់អ្នកស្រាវជ្រាវទេ ហើយសព្វថ្ងៃនេះពួកគេភាគច្រើនកំណត់បញ្ហាសំខាន់ៗចំនួនប្រាំក្នុងជីវវិទ្យាសំយោគ ដែលត្រូវដោះស្រាយសម្រាប់ការអភិវឌ្ឍន៍បន្ថែមទៀតនៃទិសដៅនេះ។

ព័ត៌មានលម្អិតជាច្រើននៃប្រព័ន្ធជីវសាស្រ្តមិនត្រូវបានគេដឹងឡើយ។

ផ្នែកនៃរចនាសម្ព័ន្ធជីវសាស្រ្តមានភាពចម្រុះណាស់៖ ពួកគេរួមបញ្ចូលលំដាប់ DNA ជាក់លាក់ដែលសរសេរកូដសម្រាប់ប្រូតេអ៊ីនជាក់លាក់ តំបន់និយតកម្មនៃហ្សែន និងប្រូតេអ៊ីនជាច្រើនប្រភេទ និងធាតុផ្សេងទៀតនៃផ្លូវជីវគីមី។ ជាអកុសល ភាគច្រើននៃផ្នែកទាំងនេះនៅតែមានលក្ខណៈមិនគ្រប់គ្រាន់ ឬមិនមានលក្ខណៈពិសេសទាល់តែសោះ នោះហើយជាមូលហេតុដែលនៅពេលព្យាយាមធ្វើគំរូរចនាសម្ព័ន្ធអាំងតេក្រាល អ្នកស្រាវជ្រាវត្រូវប្រឈមមុខនឹងចំនួនមិនស្គាល់ដ៏ច្រើន ដែលផ្នែកនីមួយៗអាចប៉ះពាល់យ៉ាងខ្លាំងដល់លក្ខណៈសម្បត្តិ និងអាកប្បកិរិយារបស់ ប្រព័ន្ធកំពុងត្រូវបានយកគំរូតាម។ លើសពីនេះទៅទៀត នៅពេលដែលព្យាយាមពន្យល់ពីមុខងារនៃ "ផ្នែកមួយ" មួយ ឬមួយផ្សេងទៀត អ្នកស្រាវជ្រាវត្រូវប្រឈមមុខនឹងការពិតដែលថា នៅពេលធ្វើតេស្តនៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ផ្សេងៗគ្នា ប្រូតេអ៊ីនដូចគ្នាឧទាហរណ៍មានឥរិយាបទខុសគ្នា ហើយក៏អាចអនុវត្តមិនត្រឹមតែខុសគ្នាប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែថែមទាំងដោយផ្ទាល់ផងដែរ។ មុខងារផ្ទុយ។ មុខងារនៅក្នុងប្រភេទកោសិកាផ្សេងៗគ្នា។

នៅសហរដ្ឋអាមេរិក វិទ្យាស្ថានបច្ចេកវិទ្យា Massachusetts បានបង្កើត The Registry of Standard Biological Parts ឬផ្ទុយទៅវិញ ការចុះបញ្ជីផ្នែកជីវសាស្ត្រស្តង់ដារ ដែលជាង 5,000 ស្តង់ដារមានលក្ខណៈ "ផ្នែក" អាចត្រូវបានរកឃើញ និងបញ្ជា។ គេហទំព័រ ស្ថានីយចម្លង plasmids primers ជាដើម។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ នាយកចុះឈ្មោះ Randy Rettberg មិនធានាថាព័ត៌មានលម្អិតទាំងអស់នេះនឹងដំណើរការល្អនោះទេ។ ភាគច្រើននៃពួកគេត្រូវបានសំយោគដោយសិស្សដែលចូលរួមក្នុងការប្រកួតប្រជែង iGEM (International Genetically Engineered Machine) ។ ការ​ប្រកួត​នេះ​ត្រូវ​បាន​ធ្វើ​ឡើង​ជា​រៀង​រាល់​ឆ្នាំ​ចាប់​តាំង​ពី​ឆ្នាំ 2004 ។ អ្នកចូលរួមបង្កើតប្រព័ន្ធជីវសាស្ត្រសំយោគថ្មី ដោយប្រើសំណុំនៃ "ផ្នែក" ដែលត្រៀមរួចជាស្រេច ឬសំយោគថ្មី។ ជាអកុសល អ្នកចូលរួមភាគច្រើនមិនមានពេលវេលា និងចំណេះដឹងគ្រប់គ្រាន់ដើម្បីផ្តល់ការពិពណ៌នាលម្អិតអំពីនីមួយៗនោះទេ។ ដឺណូវ៉ូសំយោគ "លម្អិត" ។

អង្ករ។ 2. "ព័ត៌មានលម្អិត" នៃប្រព័ន្ធជីវសាស្រ្តត្រូវបានតំណាងថាជាឥដ្ឋ LEGO ។ រូបថតស្រដៀងគ្នាអាចរកបាននៅក្នុងទស្សនាវដ្តី The New Yorker(ឆ្វេង) និង មានខ្សែ. អ្នកនិពន្ធនៃទិនានុប្បវត្តិបង្ហាញជីវវិទ្យាទំនើបជាសំណង់សាមញ្ញពី "គូប" ដែលគេស្គាល់។ ការពិតគឺថាយើងមិនដឹងថាតើការងារ "ឥដ្ឋ" ទាំងនេះមានប៉ុន្មានទេ ហើយការងារដែលហាក់ដូចជាយល់ច្បាស់ចំពោះយើងអាចមានឥរិយាបទមិនអាចទាយទុកជាមុនបានក្នុងការរួមបញ្ចូលគ្នាជាមួយ "ឥដ្ឋ" ផ្សេងទៀត ឬនៅពេលដែលលក្ខខណ្ឌផ្លាស់ប្តូរ (រូបថត: J. Swart; M.Knowles )

នៅក្នុងការប៉ុនប៉ងដើម្បីបង្កើនប្រសិទ្ធភាពការបំប្លែងសារជាតិ lactose នៅក្នុងបាក់តេរី ក្រុម iGEM នៅសាកលវិទ្យាល័យ Pavia ក្នុងប្រទេសអ៊ីតាលីបានសាកល្បងអ្នកផ្សព្វផ្សាយជាច្រើនពី Registry ដោយបញ្ចូលពួកវាទៅក្នុង DNA បាក់តេរី។ Escherichia coli. ភាគច្រើននៃអ្នកផ្សព្វផ្សាយបានធ្វើការ (មានតែម្នាក់ប៉ុណ្ណោះដែលប្រែទៅជាអសកម្ម) ប៉ុន្តែស្ទើរតែគ្មានអ្វីត្រូវបានគេដឹងអំពីពួកគេជាច្រើន។ Rettberg និយាយថា រហូតមកដល់បច្ចុប្បន្ន អ្នកជំនាញឯករាជ្យបានបង្ហាញថា 1,500 នៃ "ផ្នែក" ដែលបានប្រមូលផ្តុំនៅក្នុងការចុះឈ្មោះធ្វើការដូចដែលបានព្យាករណ៍ដោយអ្នកបង្កើតរបស់ពួកគេ 50 មិនដំណើរការទាល់តែសោះ ឬមានឥរិយាបទខុសពីការគិតពីមុនទាំងស្រុង ខណៈដែលនៅសល់នៅតែមិនត្រូវបានផ្ទៀងផ្ទាត់។

អ្នកបង្កើតការចុះឈ្មោះកំពុងព្យាយាមកែលម្អគុណភាពនៃការប្រមូលរបស់ពួកគេដោយការចូលរួមពីអ្នកជំនាញឯករាជ្យ និងអញ្ជើញអ្នកស្រាវជ្រាវដែលធ្វើការជាមួយ "ព័ត៌មានលម្អិត" ដែលត្រូវបានបញ្ជាឱ្យផ្ញើទិន្នន័យរបស់ពួកគេលើដំណើរការនៃ "ព័ត៌មានលម្អិត" មួយ ឬមួយផ្សេងទៀតនៅក្នុងប្រព័ន្ធជីវសាស្ត្រផ្សេងៗ។ អ្នកឯកទេសដែលពាក់ព័ន្ធក្នុងការជ្រើសរើស "ព័ត៌មានលម្អិត" សម្រាប់ការចុះឈ្មោះ ដំណើរការលំដាប់នៃនុយក្លេអូទីតនៃ "ព័ត៌មានលម្អិត" ថ្មីនីមួយៗ។ បច្ចុប្បន្ននេះផងដែរ សាស្រ្តាចារ្យ Adam Arkin និង Jay Keasling នៃសាកលវិទ្យាល័យ California, Berkeley កំពុងបង្កើតកម្មវិធី BIOFAB ជាមួយសាស្រ្តាចារ្យ Drew Andy នៃសាកលវិទ្យាល័យ Stanford ។ គោលបំណងគឺការសំយោគ និងសិក្សាអំពី "ព័ត៌មានលម្អិត" ថ្មី និងដែលមានស្រាប់នៃប្រព័ន្ធរស់នៅ។ នៅចុងឆ្នាំមុន មូលនិធិវិទ្យាសាស្ត្រជាតិនៃសហរដ្ឋអាមេរិក (National Science Foundation) បានបែងចែកថវិកាចំនួន 1.4 លានដុល្លារសម្រាប់ការសិក្សាទាំងនេះ។ ក្នុងចំណោមរបស់ផ្សេងទៀត គម្រោងនេះពាក់ព័ន្ធនឹងការបង្កើតវិធីសាស្រ្តដែលវាអាចធ្វើទៅបានដើម្បីធ្វើស្តង់ដារការងារនៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ផ្សេងៗគ្នា និងប្រៀបធៀបទិន្នន័យដែលទទួលបានដោយអ្នកស្រាវជ្រាវផ្សេងៗគ្នា។ មនោគមវិជ្ជា BIOFAB ជឿជាក់ថាពួកគេនឹងអាចកាត់បន្ថយភាពប្រែប្រួលនៃទិន្នន័យពីមន្ទីរពិសោធន៍ផ្សេងៗគ្នា ដែលកើតឡើងដោយសារតែកង្វះលក្ខខណ្ឌស្តង់ដារសម្រាប់ធ្វើការជាមួយប្រព័ន្ធជីវសាស្រ្តយ៉ាងហោចណាស់ពាក់កណ្តាល។

គោលដៅរបស់ BIOFAB ហាក់ដូចជាសាមញ្ញ ប៉ុន្តែការអភិវឌ្ឍន៍ស្តង់ដារសម្រាប់ធ្វើការជាមួយប្រព័ន្ធរស់នៅគឺជាកិច្ចការដ៏លំបាកមួយ។ ជាឧទាហរណ៍ នៅពេលដែលការបង្កើតហ្សែនត្រូវបានបញ្ចូលទៅក្នុងកោសិកាថនិកសត្វ វាមិនអាចទៅរួចទេក្នុងការគ្រប់គ្រងការបញ្ចូលរចនាសម្ព័ន្ធនេះទៅក្នុង DNA របស់កោសិកា - និយាយម្យ៉ាងទៀតហ្សែនដែលបានណែនាំនឹងបញ្ចប់នៅគ្រប់ទីកន្លែងក្នុងហ្សែន ហើយអាចប៉ះពាល់ដល់ការបញ្ចេញហ្សែនដែលមានទីតាំង។ នៅក្បែរ ដែលនឹងបង្កឱ្យមានផលប៉ះពាល់ដែលមិនអាចទាយទុកជាមុនបាន។ Martin Fussenegger សាស្រ្តាចារ្យផ្នែកជីវបច្ចេកវិទ្យា និងវិស្វកម្មជីវសាស្រ្តនៅវិទ្យាស្ថានបច្ចេកវិទ្យាសហព័ន្ធស្វីស ជឿជាក់ថាប្រព័ន្ធជីវសាស្រ្តគឺស្មុគស្មាញពេកសម្រាប់ស្តង់ដារទូទៅណាមួយដែលត្រូវបានណែនាំជាគោលការណ៍។

ដំណើរការនៃប្រព័ន្ធជីវសាស្រ្តគឺមិនអាចទាយទុកជាមុនបាន។

ទោះបីជាមុខងារនៃផ្នែកធាតុផ្សំនីមួយៗនៃប្រព័ន្ធមួយត្រូវបានគេដឹងក៏ដោយ ក៏ពួកគេអាចធ្វើការដោយមិនអាចទាយទុកជាមុនបាន ហើយអ្នកជីវវិទូជាញឹកញាប់ត្រូវធ្វើការដោយការសាកល្បង និងកំហុស។ "យើងនៅតែដូចជាបងប្អូនរបស់ Wright ដែលកំពុងព្យាយាមបិទយន្តហោះចេញពីបំណែកឈើ និងសំណល់ក្រដាស"លោក Luis Serrano អ្នកស្រាវជ្រាវនៅមជ្ឈមណ្ឌលសម្រាប់បទប្បញ្ញត្តិហ្សែននៅទីក្រុងបាសេឡូណានិយាយ។ “អ្នក​បើក​រចនាសម្ព័ន្ធ​មួយ​ទៅ​លើ​អាកាស ប៉ុន្តែ​វា​ធ្លាក់​ហើយ​បែក។ អ្នក​បើក​ដំណើរការ​មួយ​ផ្សេង​ទៀត ហើយ​វា​អាច​នឹង​ហោះ​បាន​ល្អ​ជាង​នេះ​បន្តិច»។.

អង្ករ។ 3. "កោសិកាគឺងាយស្រួលណាស់ក្នុងការសរសេរឡើងវិញ។" ទស្សនាវដ្តី វិទ្យាសាស្ត្រអាមេរិកនិង វិសាលគម IEEEពិពណ៌នាអំពីជីវវិទ្យាសំយោគមានលក្ខណៈសាមញ្ញដូចជាការរចនាមីក្រូឈីប ឬមីក្រូសៀគ្វី។ ប៉ុន្តែខណៈពេលដែលការក្លែងធ្វើកុំព្យូទ័រអាចជួយឱ្យអ្នកស្រាវជ្រាវទស្សន៍ទាយឥរិយាបថរបស់កោសិកាមួយ កោសិកាគឺជាប្រព័ន្ធស្មុគស្មាញ អថេរ និងមានការវិវត្តន៍ដែលមិនធ្លាប់មាន ដែលជាលំដាប់នៃទំហំដ៏ស្មុគស្មាញជាងអ្វីដែលកើតឡើងនៅលើកុំព្យូទ័រ (រូបភាព៖ Slim Films, H. Campbell) .

វិស្វករជីវវិស្វករ Jim Collins និងសហការីរបស់គាត់នៅសាកលវិទ្យាល័យ Boston ក្នុងរដ្ឋ Massachusetts បានបរាជ័យក្នុងការទទួលបានប្រព័ន្ធដែលគេហៅថា "បិទ/បើក" ដើម្បីដំណើរការផ្សិត។ ប្រហែលជាដប់ឆ្នាំមុននៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍របស់គាត់ប្រព័ន្ធបែបនេះត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅក្នុងកោសិកាបាក់តេរី។ E. coli៖ អ្នកស្រាវជ្រាវបានណែនាំការបង្កើតហ្សែនទៅក្នុងកោសិកា ដែលនៅក្នុងស្ថានភាពសម្រាកនៃកោសិកាបានបញ្ចេញហ្សែនមួយ (សូមហៅវាថាហ្សែន A) ហើយនៅក្រោមឥទ្ធិពលគីមីជាក់លាក់មួយបានប្តូរទៅការបញ្ចេញហ្សែនមួយទៀត (សូមហៅវាថាហ្សែន B) . ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ដំបូងឡើយ កោសិកាបានបដិសេធមិនធ្វើសំយោគផលិតផលហ្សែន B គ្រប់ពេលនោះទេ - បន្ទាប់ពីការព្យាបាលគីមីត្រូវបានលុបចោល ពួកវាត្រឡប់ទៅរកការសំយោគផលិតផលហ្សែន A ដោយជៀសមិនរួច។ ហ្សែន​ពីរ​ដំណើរការ​មិន​មាន​តុល្យភាព ដែល​ជា​មូលហេតុ​ដែល​ហ្សែន A តែងតែ​បង្ហាញ​សកម្មភាព​ខ្លាំង​ជាង​ហ្សែន B. អ្នក​វិទ្យាសាស្ត្រ​ត្រូវ​ចំណាយ​ពេល​ប្រហែល 3 ឆ្នាំ​ដើម្បី​ឱ្យ​ប្រព័ន្ធ​ដំណើរការ​បាន​ត្រឹមត្រូវ។

ការក្លែងធ្វើកុំព្យូទ័រអាចជួយដោះស្រាយបញ្ហានៃ "ការទាយមុខងារ" ថេរនៅក្នុងជីវវិទ្យាសំយោគ។ ក្នុងឆ្នាំ 2009 Collins និងសហការីបានបង្កើតកំណែខុសគ្នាបន្តិចបន្តួចនៃអ្នកផ្សព្វផ្សាយទាំងពីរ។ កំណែមួយនៃអ្នកផ្សព្វផ្សាយទាំងពីរត្រូវបានប្រើដើម្បីបង្កើត "ឧបករណ៍កំណត់ហ្សែន" - ប្រព័ន្ធដែលបណ្តាលឱ្យកោសិកាប្តូរពីកន្សោមនៃហ្សែនមួយទៅកន្សោមមួយទៀតបន្ទាប់ពីពេលវេលាជាក់លាក់មួយ។ បន្ទាប់ពីប្រព័ន្ធបែបនេះត្រូវបានបង្កើត និងសាកល្បង ប៉ារ៉ាម៉ែត្ររបស់វាត្រូវបានបញ្ចូលទៅក្នុងកម្មវិធីកុំព្យូទ័រដែលត្រូវបានអភិវឌ្ឍយ៉ាងពិសេស ដែលផ្អែកលើពួកវាអាចគណនាឥរិយាបថរបស់ប្រព័ន្ធនៅក្នុងករណីនៃការប្រើប្រាស់កំណែផ្សេងទៀតរបស់អ្នកផ្សព្វផ្សាយដូចគ្នា។ ដូច្នេះ ការពិសោធន៍បានបង្ហាញថា ជាគោលការណ៍ ការក្លែងធ្វើកុំព្យូទ័រអាចកាត់បន្ថយពេលវេលាយ៉ាងសំខាន់ក្នុងការសិក្សាអំពីឥរិយាបថនៃប្រព័ន្ធរស់នៅ ព្រោះវាមិនចាំបាច់ក្នុងការធ្វើតេស្តប្រព័ន្ធនីមួយៗនៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍នោះទេ វានឹងអាចបញ្ចូលប៉ារ៉ាម៉ែត្ររបស់វាទៅក្នុង កម្មវិធី និងទទួលបានគំរូនៃអាកប្បកិរិយារបស់វា។

មិនមែនគ្រប់ប្រព័ន្ធជីវគីមីទាំងអស់ដំណើរការបានល្អគ្រប់គ្រាន់នៅក្នុងកោសិកាទេ៖ ប្រព័ន្ធមិនល្អឥតខ្ចោះអាចត្រូវបានកែលម្អតាមរយៈអ្វីដែលហៅថាការវិវត្តន៍ដឹកនាំ ដែលពាក់ព័ន្ធនឹងការផ្លាស់ប្តូរនៅក្នុង DNA នៃកោសិកា ដោយវាយតម្លៃដំណើរការនៃប្រព័ន្ធលទ្ធផល "នៅក្នុងការអនុវត្ត" ជ្រើសរើសល្អបំផុត- អនុវត្តជម្រើសនិងរក្សាទុកពួកគេ។ យោងតាមលោក Francis Arnold នៃវិទ្យាស្ថានបច្ចេកវិទ្យាកាលីហ្វ័រញ៉ា () នៅ Pasadena ដែលប្រើបច្ចេកទេសនេះនៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍របស់គាត់ ដើម្បីទទួលបានអង់ស៊ីមដែលពាក់ព័ន្ធនឹងការផលិតជីវឥន្ធនៈ។

ភាពស្មុគស្មាញនៃប្រព័ន្ធគឺធំពេក

ប្រព័ន្ធជីវសាស្រ្តកាន់តែស្មុគស្មាញ វាកាន់តែមានលទ្ធភាពតិចក្នុងការសាងសង់ និងសាកល្បងពួកវាដោយសិប្បនិម្មិត។ Kisling និងសហការីរបស់គាត់បានបង្កើតប្រព័ន្ធសិប្បនិម្មិតមួយសម្រាប់ការសំយោគនៃម៉ូលេគុលមុនគេនៃសមាសធាតុប្រឆាំងនឹងជំងឺគ្រុនចាញ់គឺ artemisinin ។ ប្រព័ន្ធនេះពាក់ព័ន្ធនឹងហ្សែនចំនួន 12 ផ្សេងគ្នា ហើយជាការងារដែលជោគជ័យបំផុត និងត្រូវបានលើកឡើងច្រើនបំផុតក្នុងវិស័យជីវវិទ្យាសំយោគរហូតមកដល់បច្ចុប្បន្ន។ អ្នកដឹកនាំនៃការស្រាវជ្រាវបានប៉ាន់ប្រមាណថាវាត្រូវចំណាយពេលប្រហែល 150 ឆ្នាំដើម្បីស្វែងរកហ្សែនទាំងអស់ដែលពាក់ព័ន្ធនឹងដំណើរការ និងបង្កើតប្រព័ន្ធសំយោគដែលគ្រប់គ្រងការបញ្ចេញហ្សែននីមួយៗ។ ជាឧទាហរណ៍ អ្នកស្រាវជ្រាវត្រូវធ្វើតេស្តអន្តរកម្មជាច្រើនរវាងធាតុផ្សំនៃប្រព័ន្ធ ដើម្បីជៀសវាងការបង្កើតសារធាតុពុល កំឡុងពេលសំយោគផលិតផលចុងក្រោយ។

“មនុស្ស​មិន​គិត​អំពី​ការ​ចាប់​ផ្តើម​គម្រោង​បែប​នេះ​ទេ ព្រោះ​គម្រោង​ទាំង​នេះ​ត្រូវ​ការ​ពេល​វេលា និង​ថវិកា​ច្រើន​ពេក” Reshma Shetty សហស្ថាបនិក Ginkgo BioWorks នៅសហរដ្ឋអាមេរិក។ ក្រុមហ៊ុនបង្កើតគ្រោងការណ៍ស្វ័យប្រវត្តិសម្រាប់រួមបញ្ចូលគ្នានូវ "ព័ត៌មានលម្អិត" ហ្សែន (បំណែក DNA អ៊ិនកូដប្រូតេអ៊ីន អ្នកផ្សព្វផ្សាយ។ ល។ ) ទៅក្នុងប្រព័ន្ធដែលមានលក្ខណៈសម្បត្តិដែលចង់បាន។ បំណែក DNA ដើមត្រូវបានសំយោគតាមរបៀបដែលពួកវាអាចត្រូវបានផ្សំដោយមនុស្សយន្ត។ ច្បាប់សម្រាប់ការសំយោគបំណែកតាមរបៀបដែលពួកវាអាចប្រមូលផ្តុំទៅជាដុំតែមួយត្រូវបានកំណត់នៅក្នុងអ្វីដែលគេហៅថាស្តង់ដារ BioBrick ។

នៅ Berkeley ក្រុមអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រដែលដឹកនាំដោយ J. Christopher Anderson កំពុងបង្កើតប្រព័ន្ធមួយដែលការងារទាំងអស់នៃការផ្គុំ "ផ្នែក" មិនមែនធ្វើឡើងដោយមនុស្សយន្តទេ ប៉ុន្តែដោយបាក់តេរី។ ដោយមានជំនួយពីវិធីសាស្ត្រវិស្វកម្មហ្សែនទៅក្នុងកោសិកា E. coliពួកគេដាក់ហ្សែនសម្រាប់អង់ស៊ីមដែលមានសមត្ថភាពកាត់ និងស្អិតម៉ូលេគុល DNA តាមវិធីជាក់លាក់មួយ។ កោសិកាទាំងនេះត្រូវបានគេហៅថា កោសិកាប្រមូលផ្តុំ។ កោសិកាបាក់តេរីផ្សេងទៀតត្រូវបានកែប្រែតាមរបៀបដែលពួកគេអាចជ្រើសរើសម៉ូលេគុលចាំបាច់ពីកោសិកាសំយោគជាច្រើន។ កោសិកាទាំងនេះត្រូវបានគេហៅថាកោសិកាជ្រើសរើស។ ដើម្បីផ្ទេរ DNA ពី "កោសិកាប្រមូល" ទៅកោសិកា "ជ្រើសរើស" អ្នកស្រាវជ្រាវស្នើឱ្យប្រើ phagemids - plasmids ដែលទទួលបានពីមេរោគ bacteriophage ។ Anderson ជឿជាក់ថាប្រព័ន្ធបាក់តេរីនឹងទប់ទល់នឹងការងារដែលមនុស្សយន្តបានអនុវត្តក្នុងរយៈពេលពីរថ្ងៃគឺត្រឹមតែបីម៉ោងប៉ុណ្ណោះ។

រចនាសម្ព័ន្ធសំយោគជាច្រើនមិនស៊ីគ្នានឹងជីវិត

បានបង្កើត នៅក្នុង vitroហើយការបង្កើតហ្សែនសំយោគដែលដាក់ក្នុងកោសិកាអាចមានឥទ្ធិពលដែលមិនអាចទាយទុកជាមុនបាន។ Chris Voigt មកពីសាកលវិទ្យាល័យកាលីហ្វ័រញ៉ា សាន់ហ្វ្រាន់ស៊ីស្កូ បានធ្វើការលើបញ្ហានេះតាំងពីឆ្នាំ 2003។ Voigt បានប្រើការបង្កើតហ្សែនដោយផ្អែកលើបំណែក DNA របស់បាក់តេរី Bacillus subtilisដើម្បីបង្កើតប្រព័ន្ធសម្រាប់ការបញ្ចេញហ្សែនមួយចំនួនក្នុងការឆ្លើយតបទៅនឹងការជំរុញគីមី។ គាត់ចង់សិក្សាពីលទ្ធផលនៃការបង្កើតហ្សែននៅខាងក្រៅកោសិកា B. subtilisដូច្នេះខ្ញុំបានផ្ទេរវាទៅកោសិកា E. coliទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ នៅក្នុងបាក់តេរីផ្សេងទៀត ប្រព័ន្ធបានឈប់ដំណើរការ។

“ដោយបានពិនិត្យវប្បធម៌បាក់តេរីក្រោមមីក្រូទស្សន៍ យើងឃើញថាកោសិកាមានជម្ងឺ។ Voigt និយាយថា ថ្ងៃមួយ ប្រព័ន្ធមានឥរិយាបទបែបនេះ នៅថ្ងៃបន្ទាប់ វាមានឥរិយាបទខុសគ្នា"។ វាបានប្រែក្លាយថាការណែនាំចូលទៅក្នុងកោសិកា E. coliការបង្កើតហ្សែនបរទេសនាំឱ្យមានការរំខានដល់ការបញ្ចេញមតិនៃប្រូតេអ៊ីនសំខាន់ៗ។ "ជាមួយនឹងការរចនាហ្សែនខ្លួនវា អ្វីគ្រប់យ៉ាងគឺស្ថិតនៅក្នុងលំដាប់, - អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រភ្ញាក់ផ្អើល, - គ្រាន់តែផ្នែកមួយរបស់វាប្រែទៅជាមិនស៊ីគ្នានឹងជីវិតរបស់បាក់តេរី".

អ្នកស្រាវជ្រាវដែលដឹកនាំដោយសាស្រ្តាចារ្យ Lingchong You នៃសាកលវិទ្យាល័យ Duke នៅសហរដ្ឋអាមេរិក បានរកឃើញថា សូម្បីតែប្រព័ន្ធបញ្ចេញមតិសាមញ្ញដែលមានហ្សែនតែមួយ ដែលផលិតផលរបស់វាជំរុញការសំយោគរបស់វា អាចនាំឱ្យមានការផ្លាស់ប្តូរធំនៅក្នុងកោសិកាមេ។ បានធ្វើឱ្យសកម្មនៅក្នុងកោសិកា E. coliការបង្កើតហ្សែនសំយោគបាននាំឱ្យមានការរារាំងការលូតលាស់របស់បាក់តេរី ដែលបណ្តាលឱ្យមានការកើនឡើងនៃកំហាប់នៃប្រូតេអ៊ីនសំយោគនៅក្នុងវប្បធម៌កោសិកា។ ជាលទ្ធផលបាតុភូតនៃអ្វីដែលហៅថា bistability ត្រូវបានគេសង្កេតឃើញនៅក្នុងវប្បធម៌: កោសិកាមួយចំនួនផលិតប្រូតេអ៊ីនដែលចាប់អារម្មណ៍ខណៈពេលដែលការផលិតរបស់វាត្រូវបានរារាំងនៅក្នុងកោសិកាដែលនៅសល់។

ដើម្បីកាត់បន្ថយលទ្ធភាពនៃផលប៉ះពាល់ដែលមិនរំពឹងទុក អ្នកស្រាវជ្រាវកំពុងបង្កើតប្រព័ន្ធ "orthogonal" ដែលដំណើរការនៅក្នុងកោសិកាដោយឯករាជ្យពីដំណើរការធម្មជាតិ។ ជីវវិទូ Jason Chin និងសហការីរបស់គាត់នៅមន្ទីរពិសោធន៍នៃក្រុមប្រឹក្សាស្រាវជ្រាវវេជ្ជសាស្ត្រនៃជីវវិទ្យាម៉ូលេគុលនៅទីក្រុង Cambridge បានបង្កើតប្រព័ន្ធផលិតប្រូតេអ៊ីននៅក្នុង E. coliដែលដំណើរការដោយឯករាជ្យទាំងស្រុងពីដំណើរការជីវគីមីធម្មជាតិនៅក្នុងកោសិកា។ នៅក្នុងប្រព័ន្ធនេះ ការសំយោគ RNA របស់ messenger ដោយផ្អែកលើ DNA ត្រូវបានអនុវត្តដោយ RNA polymerase ជាក់លាក់ ដែលទទួលស្គាល់អ្នកផ្សព្វផ្សាយហ្សែនជាក់លាក់ ដែលខុសគ្នានៅក្នុងលំដាប់ nucleotide របស់វាពីអ្នកផ្សព្វផ្សាយផ្ទាល់របស់កោសិកា។ អ្នកនាំសារលទ្ធផល RNA (mRNA) ហៅថា O-mRNA (“mRNA orthogonal”) ភ្ជាប់ទៅនឹង O-ribosome ដែលជាធាតុផ្សំនៃប្រព័ន្ធសិប្បនិម្មិតមួយ ហើយមានសមត្ថភាពសំយោគប្រូតេអ៊ីនតែលើមូលដ្ឋាននៃ O-mRNA ប៉ុណ្ណោះ។ ដោយគ្មានអន្តរកម្មជាមួយ mRNA ផ្ទាល់របស់កោសិកា។

ដូច្នេះប្រព័ន្ធប៉ារ៉ាឡែលកើតឡើងនៅក្នុងកោសិកាដែលមិនបំផ្លាញដំណើរការសំខាន់ៗហើយធាតុផ្សំនៃប្រព័ន្ធនេះអាចត្រូវបានកែប្រែ។ ជាឧទាហរណ៍ ខណៈពេលកំពុងពិសោធជាមួយប្រព័ន្ធរបស់ពួកគេ អ្នកស្រាវជ្រាវបានដកបំណែកនៃ DNA ដែលបំប្លែងជាផ្នែកនៃ O-ribosome ដែលនាំឱ្យផលិតប្រូតេអ៊ីនលឿនជាងមុន។

ដំណោះ​ស្រាយ​មួយ​ទៀត​គឺ​ធ្វើ​ឱ្យ​ដាច់​ដោយ​ឡែក​ពី​គ្នា​នូវ​រចនាសម្ព័ន្ធ​ម៉ូលេគុល​សំយោគ​ក្នុង​ផ្នែក​ខាង​ក្នុង​នៃ​ក្រឡា។ Wendell Lim នៃសាកលវិទ្យាល័យកាលីហ្វ័រញ៉ានៅសាន់ហ្វ្រាន់ស៊ីស្កូកំពុងពិសោធន៍បង្កើតរចនាសម្ព័ន្ធភ្នាសដែលរចនាសម្ព័ន្ធហ្សែនសំយោគអាចដំណើរការបាន។ អ្នកស្រាវជ្រាវកំពុងធ្វើការលើកោសិកាមេដំបែរបស់អ្នកដុតនំ ប៉ុន្តែពួកគេគិតថាគោលការណ៍ស្រដៀងគ្នានេះអាចត្រូវបានអនុវត្តចំពោះបាក់តេរី។

បំរែបំរួលបំផ្លាញប្រព័ន្ធ

អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រចង់ប្រាកដថាប្រព័ន្ធសិប្បនិម្មិតដែលពួកគេបានបង្កើតមានស្ថេរភាពតាមពេលវេលា ប៉ុន្តែដំណើរការម៉ូលេគុលនៅក្នុងកោសិកាគឺអាចប្រែប្រួលដោយចៃដន្យ។ ការប្រែប្រួលទាំងនេះអាចបណ្តាលមកពីមូលហេតុខាងក្នុង និងខាងក្រៅ ឧទាហរណ៍ ការផ្លាស់ប្តូរលក្ខខណ្ឌដាំដុះ។ ជាអកុសល ការផ្លាស់ប្តូរដែលកើតឡើងដោយចៃដន្យនៅក្នុងហ្សែនផ្ទាល់របស់កោសិកាអាចនាំទៅដល់ការបំផ្លាញប្រព័ន្ធសិប្បនិម្មិតមួយ។

Michael Elowitz និងសហការីរបស់គាត់នៅវិទ្យាស្ថានបច្ចេកវិទ្យាកាលីហ្វ័រញ៉ានៅ Pasadena បានបង្កើតលំយោលហ្សែនដំបូងកាលពីដប់ឆ្នាំមុន ហើយបានវាយតម្លៃឥទ្ធិពលនៃការផ្លាស់ប្តូរចៃដន្យដែលកើតឡើងនៅក្នុងកោសិកានៅលើវា។ លំយោលហ្សែនគឺជាប្រព័ន្ធនៃហ្សែនបី អន្តរកម្មនៃផលិតផលដែលនាំទៅដល់ការសំយោគប្រូតេអ៊ីន fluorescent ហើយការសំយោគនេះមិនកើតឡើងឥតឈប់ឈរទេ ប៉ុន្តែតាមកាលកំណត់ ជាលទ្ធផលកោសិកាចាប់ផ្តើមរវើរវាយ។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ ដំណើរការនេះមិនដូចគ្នានៅក្នុងកោសិកាទាំងអស់នោះទេ។ ខ្លះភ្លឺជាង ខ្លះងងឹតជាង ខ្លះភ្លឹបភ្លែតៗ ខ្លះទៀតកម្រ ហើយនៅក្នុងលំនាំភ្លឹបភ្លែតៗ និងអាំងតង់ស៊ីតេនៃពន្លឺបានផ្លាស់ប្តូរតាមពេលវេលា។

អង្ករ។ 4. ការរំពឹងទុកនៃការរកឃើញមិនគួរឱ្យជឿរបស់អ្នករចនាទស្សនាវដ្តីជីវវិទ្យាសំយោគ ធម្មជាតិត្រូវបានពិពណ៌នាថាជាបុរសទទួលបានសមត្ថភាពក្នុងការបង្កើតជីវិតសំយោគ (ត្រឹមត្រូវ) ហើយសហសេវិករបស់ពួកគេមកពី ETC Group បានប្រៀបធៀបសកម្មភាពរបស់អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រជាមួយនឹង "ការលេងព្រះ" ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការពិតគឺថានៅតែមានបញ្ហាជាច្រើនដែលមិនអាចដោះស្រាយបាននៅក្នុងវិស័យនេះ ហើយសមិទ្ធិផលរបស់វានៅតែឆ្ងាយពីការអនុវត្តជាក់ស្តែង (រូបភាព៖ R. Page / ETC Group; issue 1 of the Adventures in Synthetic Biology. រឿង៖ Drew Endy & Isadora Deese សិល្បៈ៖ Chuck Wadey) ។

Yelowitz ជឿថាភាពខុសគ្នាទាំងនេះអាចកើតឡើងដោយសារហេតុផលផ្សេងៗ។ កោសិកាអាចបង្ហាញហ្សែនជាបន្តបន្ទាប់ ឬមិនទៀងទាត់។ នេះគឺដោយសារតែក្នុងចំណោមរបស់ផ្សេងទៀតចំពោះចំនួនសរុបនៃ mRNA នៅក្នុងវា និងបន្ទុកការងារនៃប្រព័ន្ធផលិតប្រូតេអ៊ីន ដូចជាប៉ូលីមេស និង រីបូសូម។

Jeff Hasty និងក្រុមជីវវិទ្យាសំយោគរបស់គាត់នៅសាកលវិទ្យាល័យកាលីហ្វ័រញ៉ា San Diego បានពិពណ៌នាអំពីលំយោលហ្សែនដែលមានស្ថេរភាពជាងមុនក្នុងឆ្នាំ 2008 ។ ដោយប្រើរចនាសម្ព័ន្ធហ្សែនខុសគ្នា និងគ្រប់គ្រងលក្ខខណ្ឌដាំដុះទាំងស្រុង អ្នកវិទ្យាសាស្ត្របានសម្រេចថាកោសិកាទាំងអស់នៅក្នុងវប្បធម៌មានលំនាំដូចគ្នានៃការបញ្ចេញប្រូតេអ៊ីន fluorescent ហើយតាមនោះ លំនាំនៃការភ្លឹបភ្លែតៗ។ ថ្មីៗនេះផងដែរ អ្នកស្រាវជ្រាវបានបង្ហាញថាការធ្វើសមកាលកម្ម flicker អាចត្រូវបានសម្រេចដោយប្រើអន្តរកោសិកា។ អ្នកដឹកនាំការងារជឿជាក់ថាជំនួសឱ្យការព្យាយាមកម្ចាត់ឥទ្ធិពលនៃដំណើរការកោសិកានៅលើប្រព័ន្ធសំយោគមនុស្សម្នាក់អាចប្រើប្រតិកម្មជីវគីមីធម្មជាតិដោយសម្របខ្លួនវាទៅតាមតម្រូវការផ្ទាល់ខ្លួន។ លោកសង្កត់ធ្ងន់ថា ជាឧទាហរណ៍ក្នុងរូបវិទ្យា ពេលខ្លះសំឡេងរំខានមិនជ្រៀតជ្រែកទេ ប៉ុន្តែផ្ទុយទៅវិញ វាជួយរកឃើញសញ្ញាដែលមានប្រយោជន៍។ «​បើ​អ្នក​មិន​អាច​វាយ​វា​បាន នោះ​អ្នក​ត្រូវ​រៀន​ប្រើ​វា​», Hastie ពន្យល់។ ឧទាហរណ៍ "សំលេងរំខាន" អនុញ្ញាតឱ្យកោសិកាឆ្លើយតបទៅនឹងការណែនាំនៃការសាងសង់សំយោគក្នុងវិធីផ្សេងគ្នាបន្តិចបន្តួចដែលធ្វើឱ្យវប្បធម៌មានភាពធន់នឹងការផ្លាស់ប្តូរនៅក្នុងលក្ខខណ្ឌខាងក្រៅ។

បន្ទាត់នៃការស្រាវជ្រាវមួយផ្សេងទៀតដែលដឹកនាំដោយ George Church of Harvard Medical School ក្នុងទីក្រុង Boston កំពុងស្វែងរកវិធីដើម្បីអភិវឌ្ឍខ្សែបាក់តេរីដែលមានស្ថេរភាព។ សាសនាចក្រជឿថាភាពប្រែប្រួលនៃដំណើរការម៉ូលេគុលធម្មជាតិអាចត្រូវបានកាត់បន្ថយម្តងទៀតដោយការផ្លាស់ប្តូរហ្សែនកោសិកាដោយសិប្បនិម្មិត ការណែនាំប្រព័ន្ធចម្លង DNA ដែលត្រឹមត្រូវជាងមុនទៅក្នុងវា កែប្រែតំបន់ហ្សែនដែលងាយនឹងផ្លាស់ប្តូរ និងការបង្កើនចំនួនចម្លងហ្សែនរបស់វានៅក្នុងកោសិកា។ ទិសដៅនេះក៏មានសារៈសំខាន់ផងដែរ ចាប់តាំងពីស្ថេរភាពនៃកោសិការស់នៅ ដែលមិនមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងសម្រាប់ប្រព័ន្ធសំយោគសាមញ្ញ ក្លាយជាមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងនៅពេលសាងសង់អគារស្មុគស្មាញ។

ដល់ពេលហាត់ហើយឬនៅ?

ទោះបីជាមានការលំបាកទាំងអស់ក៏ដោយក៏ជីវវិទ្យាសំយោគកំពុងអភិវឌ្ឍយ៉ាងសកម្ម។ អ្នកស្រាវជ្រាវបានគ្រប់គ្រងរួចហើយដើម្បីទទួលបានបន្ទាត់ E. coliកោសិការបស់ពួកគេអាចរាប់ព្រឹត្តិការណ៍ - ឧទាហរណ៍ ចំនួននៃការបែងចែករបស់ពួកគេ និងទទួលស្គាល់តំបន់ដែលមានពន្លឺ និងងងឹតនៅក្នុងបរិស្ថាន។ សំណង់សំយោគត្រូវបានគេទទួលបានដែលធ្វើការមិនត្រឹមតែនៅក្នុងបាក់តេរីប៉ុណ្ណោះទេប៉ុន្តែថែមទាំងនៅក្នុងកោសិកាដែលស្មុគស្មាញថែមទៀត។ មានមជ្ឈមណ្ឌលថ្មីសម្រាប់ការសិក្សាអំពីជីវវិទ្យាសំយោគ និងកម្មវិធីថ្មីៗនៅតាមសាកលវិទ្យាល័យ។

ប្រព័ន្ធសម្រាប់ការទទួលបានមុនគេ artemisinin ដែលទទួលបានដោយក្រុម Kisling បានរកឃើញការអនុវត្តពាណិជ្ជកម្មរបស់ខ្លួន។ ក្រុមហ៊ុន​បារាំង Sanofi-Aventis ដែល​មាន​គម្រោង​នាំ​ហ្សែន​នេះ​ទៅ​ទីផ្សារ​នៅ​ឆ្នាំ ២០១២ បាន​ចាប់​អារម្មណ៍​នឹង​វា។ ក្រុមហ៊ុនជាច្រើនផ្សេងទៀតចាប់អារម្មណ៍ក្នុងការទទួលបានជីវឥន្ធនៈសំយោគ។ អ្នកស្រាវជ្រាវជឿថានេះគ្រាន់តែជាការចាប់ផ្តើមប៉ុណ្ណោះ។

ជីវវិទ្យាសំយោគគឺជាសាខាថ្មីនៃវិទ្យាសាស្ត្រដែលប្រមូលផ្តុំវិស្វករ អ្នករូបវិទ្យា ជីវវិទូម៉ូលេគុល និងអ្នកគីមីវិទ្យា ដើម្បីប្រើប្រាស់គោលការណ៍វិស្វកម្មដើម្បីភ្ជាប់សមាសធាតុជីវម៉ូលេគុល៖ ហ្សែន ប្រូតេអ៊ីន និងធាតុផ្សំផ្សេងទៀតចូលទៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធ និងបណ្តាញថ្មី។ រចនាសម្ព័ន្ធដែលបានធ្វើបច្ចុប្បន្នភាពទាំងនេះត្រូវបានគេសន្មត់ថាត្រូវបានប្រើដើម្បីរៀបចំឡើងវិញនូវសារពាង្គកាយមានជីវិត ដោយផ្តល់ឱ្យពួកគេនូវលក្ខណៈសម្បត្តិថ្មីដែលចាំបាច់សម្រាប់ដោះស្រាយបញ្ហាក្នុងវិស័យសុខភាព សន្តិសុខថាមពល ការផលិតអាហារ និងការអភិវឌ្ឍន៍បរិស្ថាន។ វិស័យវិទ្យាសាស្ត្រអន្តរកម្មនេះបានលេចឡើងដោយសារតែការចាប់អារម្មណ៍លើហ្សែនរបស់មនុស្ស។ នៅពាក់កណ្តាលទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1990 ។ គម្រោងហ្សែនមនុស្សបានចាប់ផ្តើមបោះពុម្ពទិន្នន័យលើផ្នែកខ្លះនៃហ្សែននៃសារពាង្គកាយផ្សេងៗ។ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រឈានមុខគេក្នុងវិស័យនេះ បានសន្និដ្ឋានថា បញ្ហាប្រឈមបន្ទាប់គឺដើម្បីកំណត់ពីរបៀបដែលផ្នែកទាំងនេះនៃមុខងារហ្សែន ធ្វើអន្តរកម្មគ្នាទៅវិញទៅមក និងមកជាមួយគ្នានៅក្នុងបណ្តាញ និងផ្លូវ។ នេះអាចផ្តល់នូវការយល់ដឹងអំពីរបៀបដែលផ្លូវទាំងនេះកំណត់ដំណើរការជីវសាស្រ្ត និងជំងឺ។

បញ្ហាចម្បងនៃការសិក្សានេះគឺកង្វះទិន្នន័យចាំបាច់ និងបច្ចេកវិជ្ជាសមស្របសម្រាប់អ្វីដែលគេហៅថា វិស្វកម្មបញ្ច្រាស និងការបង្កើតឡើងវិញនូវរចនាសម្ព័ន្ធបណ្តាញធម្មជាតិ។ ទោះបីជាយ៉ាងនេះក៏ដោយ វិស្វករជាច្រើន រួមទាំងរូបខ្ញុំ និងសហការីក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍របស់ខ្ញុំ មានចំណាប់អារម្មណ៍យ៉ាងខ្លាំងក្នុងការធ្វើការក្នុងវិស័យហ្សែន និងជីវវិទ្យាម៉ូលេគុល។ ប៉ុន្តែជំនួសឱ្យការបង្កើតវិធីសាស្រ្តដើម្បីបញ្ច្រាសវិស្វករ និងចម្លងរចនាសម្ព័ន្ធនៃបណ្តាញធម្មជាតិ យើងបានគិតក្នុងលក្ខណៈធម្មតាសម្រាប់វិស្វករ ពោលគឺ តើយើងអាចសាងសង់អ្វីមួយដោយខ្លួនឯងដោយរួមបញ្ចូលគ្នានូវរចនាសម្ព័ន្ធដែលក្នុងករណីនេះ "សើម" និងមិនមែន "ស្ងួត" នៅក្នុង ន័យដែលប្រើក្នុងវិស្វកម្មអគ្គិសនី។ រួមគ្នាជាមួយ Tim Gardner ដែលជាសិស្សរបស់ខ្ញុំម្នាក់នៅពេលនោះ យើងបានចាប់ផ្តើមវិស័យថ្មីមួយដោយណែនាំវិធីសាស្រ្តនេះ។ បន្ទាប់មក យើងអង្គុយចុះ ហើយចាប់ផ្តើមគិត តើយើងអាចបង្កើតសៀគ្វីវិស្វកម្ម យកគំរូតាមគណិតវិទ្យា ដើម្បីយល់ពីរបៀបដែលវានឹងដំណើរការ ហើយបន្ទាប់មកស្វែងរកភាគល្អិតដែលស្មើនឹងជីវសាស្រ្តនៃសមាសធាតុសៀគ្វីអេឡិចត្រូនិច។ បន្ទាប់មក ដោយប្រើបច្ចេកទេសជីវវិទ្យាម៉ូលេគុល ដើម្បីប្រមូលផ្តុំភាគល្អិតចូលទៅក្នុងប្លាសមីត ឬ DNA ណែនាំវាទៅក្នុងកោសិកា ហើយមើលថាតើសំណង់នេះដំណើរការដូចដែលវាគួរឬអត់។

ធីម និងខ្ញុំបានបង្កើតវិធីសាស្រ្តផ្សេងគ្នា និងបង្កើតសៀគ្វីផ្សេងៗគ្នាអស់រយៈពេល 9 ខែ ហើយបន្ទាប់មកយើងបានសម្រេចចិត្តផ្តោតលើដុំពក។ គំនិតនេះត្រូវបានជំរុញដោយការងារនៅក្នុងផ្នែកវិស្វកម្មអេឡិចត្រូនិចដែលមានប៊ូតុងបិទបើក ឬកុងតាក់។ កុងតាក់បិទបើកនៅក្នុងវិស្វកម្មអេឡិចត្រូនិចគឺជាទម្រង់នៃអង្គចងចាំ សៀគ្វីសាមញ្ញបំផុតដែលមានទីតាំងពីរ៖ 0 និង 1 ឬស្ថានភាពបិទ/បើក ប្តូរដោយកម្លាំងរុញច្រាន ដូចជាជីពចរអគ្គិសនី ឬពន្លឺ។ ឧបករណ៍ដែលយើងប្រើគ្រប់ពេលវេលា - iPhone, iPad, កុំព្យូទ័រផ្ទាល់ខ្លួន - ត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយរាប់លាន ប្រសិនបើមិនមែនរាប់ពាន់លានទេ ក្នុងចំណោមឧបករណ៍បិទបើកទាំងនេះ។ ធីម និងខ្ញុំបានសួរខ្លួនយើងថា តើយើងអាចបង្កើតការរចនាបែបនេះនៅក្នុងកោសិកាដោយរបៀបណា? គ្រោងការណ៍ចុងក្រោយដែលយើងបានបង្កើតគឺសាមញ្ញបំផុត។ យើងមានហ្សែន 2 ដែលទាក់ទងគ្នា ត្រូវបានរៀបចំតាមរបៀបដែលពួកគេទាំងពីរមានទំនោរទៅរកស្ថានភាព "នៅលើ" ។ អាកប្បកិរិយារបស់ពួកគេត្រូវបានកំណត់ដោយអ្នកផ្សព្វផ្សាយដែលហៅថា contututive ដែលដើរតួនាទីនៃការផ្លាស់ប្តូរហ្សែន និងជាផ្នែកនៃ DNA ។ យើងបានរៀបចំពួកវាទៅជាខ្សែសង្វាក់មួយ ប្រូតេអ៊ីនដែលផលិតសម្រាប់ប្រូតេអ៊ីន A មាននិន្នាការភ្ជាប់ទៅនឹងកុងតាក់បិទបើករបស់ប្រូតេអ៊ីន B ដោយបិទវា។ ប្រូតេអ៊ីនដែលបង្កើតឡើងដោយហ្សែន B មានទំនោរទៅចងទៅនឹងកុងតាក់បិទបើករបស់ហ្សែន A ដោយបិទវា។ ដូច្នេះ​អ្នក​រាល់​គ្នា​ចង់​បើក ហើយ​ព្យាយាម​បិទ​ទីពីរ។ លទ្ធផលគឺបណ្តាញរារាំងគ្នាទៅវិញទៅមក។

ជាគោលការណ៍ មនុស្សម្នាក់អាចកំណត់សៀគ្វីនេះ ដូច្នេះវាទំនងជាមាននៅក្នុងរដ្ឋមួយក្នុងចំណោមរដ្ឋដែលមានស្ថេរភាពពីរ - ទាំងរដ្ឋ A (ហ្សែន A បានបើក ហ្សែន B ត្រូវបានបិទ) ឬរដ្ឋ B (ហ្សែន B បើក ហ្សែន A ត្រូវបានបិទ) ។ វាក៏អាចធ្វើទៅបានផងដែរក្នុងការផ្លាស់ប្តូររដ្ឋដោយផ្តល់នូវការជំរុញគីមីឬការផ្លាស់ប្តូរបរិស្ថានដែលនឹងបិទហ្សែនសកម្ម។ ចូរនិយាយថាសៀគ្វីស្ថិតនៅក្នុងស្ថានភាព A។ ប្រសិនបើអ្នកអាចណែនាំសារធាតុគីមីដែលនឹងធ្វើឱ្យហ្សែន A ឬប្រូតេអ៊ីនរបស់វាអសកម្មជាបណ្តោះអាសន្ន ហើយផ្តល់ពេលវេលាគ្រប់គ្រាន់សម្រាប់សារធាតុគីមីនោះដើម្បីស្នាក់នៅទីនោះ ហ្សែន B ដែលទំនងជាត្រូវបានបើក ប៉ុន្តែត្រូវបានបិទដោយ ហ្សែន A អាចបង្កើតប្រូតេអ៊ីនដោយខ្លួនឯង ហើយនៅពេលដែលកំហាប់របស់វាខ្ពស់គ្រប់គ្រាន់ វានឹងបិទហ្សែន A ហើយអ្នកអាចដកសារធាតុគីមីចេញពីប្រព័ន្ធដែលធ្វើឱ្យហ្សែន A ធ្វើឱ្យអសកម្ម។ តាមរបៀបនេះ អ្នកអាចផ្លាស់ប្តូរទីតាំងនៃខ្សែសង្វាក់។ ពីរដ្ឋ A ទៅរដ្ឋ B ហើយដូច្នេះនៅលើ។ នេះគឺជាគោលការណ៍ជាមូលដ្ឋាននៃប្រតិបត្តិការ។

Tim និងខ្ញុំបានចាប់ផ្តើមធ្វើការក្នុងឆ្នាំ 1999 ជាមួយនឹងការបង្កើតគំរូគណិតវិទ្យានៃដំណើរការ ដែលអនុញ្ញាតឱ្យយើងនិយាយអំពីការអនុវត្តសក្តានុពលរបស់វា។ បន្ទាប់មក លោក Charles Kantor ដែលជាសហសេវិករបស់យើងមកពីសាកលវិទ្យាល័យ Boston ដែលជាវិស្វករជីវសាស្រ្តបានចូលរួម គាត់បានអនុញ្ញាតឱ្យយើងធ្វើការនៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍របស់គាត់។ Tim នៅពេលនោះបានយល់គ្រប់គ្រាន់អំពីជីវវិទ្យាម៉ូលេគុល និងវិស្វកម្មហ្សែនដើម្បីបង្កើតបាក់តេរី E. coli ។ គាត់បានបង្កើតបាក់តេរីទាំងនេះជាច្រើន ដោយមួយឆ្លើយតបទៅនឹងការប៉ះពាល់នឹងសារធាតុគីមីពីរផ្សេងគ្នា និងមួយទៀតដើម្បីប៉ះពាល់នឹងសារធាតុគីមី និងកំដៅ។ Tim បានប្រែក្លាយទៅជាវិស្វករជីវសាស្រ្តដ៏ប៉ិនប្រសប់ម្នាក់ ដែលក្នុងរយៈពេល 9 ខែគាត់អាចធ្វើសកម្មភាពដូចជាបិទ/បើកនៅក្នុងស្ថានភាពមិនស្ថិតស្ថេរនៅក្នុង E. coli ។ ស្របទៅនឹងការងាររបស់យើង លោក Mike Elovitz និងលោក Stan Liebler កំពុងធ្វើការលើបញ្ហាដូចគ្នា ដែលបានបង្កើតសៀគ្វីបង្កើតការគាបសង្កត់ជាមួយនឹងហ្សែនចំនួនបី៖ ហ្សែន A បានព្យាយាមបិទហ្សែន B ហ្សែន B ព្យាយាមបិទហ្សែន C និងហ្សែន C បានព្យាយាមហ្សែន។ A. ជាគោលការណ៍នេះគឺជាម៉ាស៊ីនភ្លើង ring ដែលក្នុងនោះគួរតែមានសៀគ្វីបញ្ចេញពន្លឺ។ Mike និង Stan បានបង្កើតសៀគ្វីរបស់ពួកគេផងដែរនៅខាងក្នុងបាក់តេរី E. coli ។ ការងារនេះត្រូវបានបោះពុម្ពនៅខែមករាឆ្នាំ 2000 នៅក្នុងទិនានុប្បវត្តិ Nature និងបានសម្គាល់ការចាប់ផ្តើមនៃការអភិវឌ្ឍន៍នៃវិស័យជីវវិទ្យាសំយោគ។

ឥឡូវនេះអ្នកអាចស្រមៃថាអ្នកអាចបង្កើតសៀគ្វីដែលផ្តល់កោសិកាជាមួយនឹងការចងចាំ ហើយនេះបានបំផុសគំនិតមនុស្សពីវិស័យ bioprogramming ។ ពួកគេ​បាន​ណែនាំ​ថា​វា​អាច​ធ្វើ​កម្មវិធី​ក្រឡា​ដូច​ជា​សៀគ្វី។ ហើយខណៈពេលដែលមានការចាប់អារម្មណ៍យ៉ាងខ្លាំងនៅក្នុង bioprogramming វាជាការខុសក្នុងការគិតថាការងារនេះជាការជំនួសសៀគ្វីអេឡិចត្រូនិចនៅក្នុងកុំព្យូទ័ររបស់យើង។ វាជាការត្រឹមត្រូវជាងក្នុងការគិតពីការសរសេរកម្មវិធីកោសិកាដែលជាសមត្ថភាពក្នុងការផ្តល់មុខងារ និងភារកិច្ចផ្សេងៗដល់កោសិកា។ ហើយនេះគឺជាប្រធានបទសំខាន់នៃជីវវិទ្យាសំយោគ។ ជាឧទាហរណ៍ យើងកំពុងប្រើកុងតាក់បិទបើកដើម្បីបង្កើតឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាកោសិកាពេញ ដែលនឹងអនុញ្ញាតឱ្យសារពាង្គកាយត្រូវបានកម្មវិធីដើម្បីរកមើលវត្តមានរបស់លោហធាតុធ្ងន់ដូចជាសំណ ឬសារធាតុគីមីគ្រោះថ្នាក់ដូចជាសារធាតុដែលបំផ្លាញរចនាសម្ព័ន្ធ DNA ឬភ្នាក់ងារបង្ករោគ។ មនុស្សម្នាក់អាចបញ្ចេញសារពាង្គកាយទាំងនេះទៅក្នុងបរិស្ថាន ឬដាក់ចូលទៅក្នុងខ្លួនរបស់នរណាម្នាក់ ឬប្រើពួកវាដើម្បីពិនិត្យមើលទំនិញនាំចូល - ថាតើមានសារធាតុសំណនៅក្នុងថ្នាំលាបនៅលើប្រដាប់ក្មេងលេងដែលនាំចូលដែរឬទេ។ តើ​មាន​ការ​ផ្ទុះ​ជំងឺ​ផ្ដាសាយ​ក្នុង​អគារ​រដ្ឋាភិបាល​ទេ? ភាពស្រស់ស្អាតនៃកុងតាក់បិទបើកគឺថាអ្នកអាចចាក់អង្គចងចាំឡើងវិញ រក្សាទុកព័ត៌មានអំពីព្រឹត្តិការណ៍ ដើម្បីពិនិត្យមើលថាតើករណីស្រដៀងគ្នានេះបានកើតឡើងពីមុនដែរឬទេ។

ដូចគ្នានេះផងដែរ យើងបានប្រើការប្តូរស្រដៀងគ្នារួចហើយដោយផ្អែកលើ RNA ដែលអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកបើក និងបិទហ្សែនជាច្រើននៅខាងក្នុងកោសិកាដើម្បីធ្វើការរៀបចំដំណើរការមេតាបូលីសឡើងវិញ។ ឥឡូវនេះយើងក៏កំពុងធ្វើការជាមួយក្រុមហ៊ុនជីវបច្ចេកវិទ្យាមួយចំនួនដើម្បីកំណត់ពីរបៀបដែលយើងអាចប្រើប្រាស់លទ្ធផលនៃការរកឃើញរបស់យើងក្នុងការអនុវត្ត ដើម្បីបង្កើនប្រសិទ្ធភាពនៃការប្រើប្រាស់សារពាង្គកាយដែលបានបង្កើត។ ឧទាហរណ៍ ដើម្បីប្រែក្លាយជីវម៉ាសទៅជាធនធានថាមពល ឥន្ធនៈ រួមទាំង ប្រេងម៉ាស៊ូត អេតាណុល ប៊ុតាណុល។

វាក៏គួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ផងដែរអំពីរបៀបដែលវិធីសាស្ត្រជីវវិទ្យាសំយោគអាចត្រូវបានប្រើ និងរបៀបដែលសារពាង្គកាយអាចត្រូវបានកម្មវិធីដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហាក្នុងវិស័យថែទាំសុខភាព។ ជាឧទាហរណ៍ យើងបានបង្កើត bacteriophage ដែលនឹងប្រឆាំងនឹងបាក់តេរី biofilms ។ ជីវហ្វីលគឺជាអាណានិគមនៃបាក់តេរីដែលភ្ជាប់ទៅនឹងផ្ទៃ។ នេះគឺជាបន្ទះនៅលើធ្មេញ បន្ទះនៅលើសំបក បន្ទះនៅលើផ្នែកក្រោមទឹកនៃកប៉ាល់។ យើងចាប់អារម្មណ៍ក្នុងការប្រយុទ្ធប្រឆាំងនឹងជីវហ្វីល ដោយសារបាក់តេរីនៅក្នុងអាណានិគមបែបនេះមានភាពធន់នឹងថ្នាំអង់ទីប៊ីយោទិចច្រើនដងជាងបាក់តេរីតែមួយ។ នៅពេលដែលប្រតិបត្តិការត្រូវបានអនុវត្តលើការប្តូរសរីរាង្គសិប្បនិម្មិត - ការបញ្ចូលឆ្អឹង, សន្ទះបេះដូង, ឧបករណ៍រំញោចខួរក្បាលជាដើម។ ហានិភ័យចម្បងគឺមិនមែននៅក្នុងប្រតិបត្តិការខ្លួនវាទេ ប៉ុន្តែនៅក្នុងការឆ្លងមេរោគដែលមានសក្តានុពលជាមួយនឹងការឆ្លងមេរោគ biofilm ។ យើងបានទទួលយកបញ្ហាប្រឈមនេះហើយបានសម្រេចចិត្តព្យាយាមដោះស្រាយបញ្ហាដោយមានជំនួយពី bacteriophages ។ Bacteriophages គឺជាមេរោគដែលវាយប្រហារតែបាក់តេរី យើងបង្កើតពួកវាដើម្បីណែនាំពួកវាចូលទៅក្នុងបាក់តេរី ឬអាណានិគមរបស់បាក់តេរី។ ពួកវានឹងឆ្លងកាត់ដំណាក់កាល lytic បង្កើតច្បាប់ចម្លងជាច្រើននៃខ្លួនគេ និងចាប់ផ្តើមដំណើរការដែលនាំទៅដល់ការរំខានដល់ភាពសុចរិតនៃកោសិកា ហើយបន្ទាប់មកការចម្លងរាប់លាននឹងចាប់បានបាក់តេរីផ្សេងទៀត។ ការលំបាកចម្បងគឺថាអ្នកមិនអាចជ្រាបចូលទៅក្នុងស្រទាប់ចម្បងនៃ biofilm ដូច្នេះយើងបង្កើត bacteriophages ដែលអាចបំផ្លាញស្រទាប់នៃ biofilm បន្តិចម្តង ៗ ដោយនាំយកបាក់តេរីកាន់តែច្រើនឡើងទៅលើផ្ទៃ។ ដោយវិធីនេះ យើងអាចធ្វើឲ្យនីតិវិធីគ្រប់គ្រងជីវហ្វីលមានប្រសិទ្ធភាព 99.99% ជាងវិធីសាស្ត្រដែលមានស្រាប់ ទាំងលើការផ្សាំសិប្បនិម្មិត និងក្នុងកន្លែងឧស្សាហកម្ម។

សិស្សរបស់ខ្ញុំ Tim Lu ដែលដឹកនាំការស្រាវជ្រាវ និងមិត្តរួមនិស្សិត Mike Karras ចង់ធ្វើពាណិជ្ជកម្មលើការអភិវឌ្ឍន៍ទាំងនេះ ដោយចាប់ផ្តើមពីផ្នែកថែទាំសុខភាព។ ប៉ុន្តែ​បន្ទាប់​មក​ពួក​គេ​ចាប់​អារម្មណ៍​ក្នុង​ការ​ប្រើប្រាស់​បច្ចេកវិទ្យា​ក្នុង​វិស័យ​ឧស្សាហកម្ម។ ពិតប្រាកដណាស់ ជីវហ្វីលបែបនេះលេចឡើងនៅលើយន្តការណាមួយដែលត្រូវបានប៉ះពាល់នឹងសំណើមក្នុងរយៈពេលយូរ។ ជីវហ្វីលលេចឡើងនៅលើប្រព័ន្ធម៉ាស៊ីនត្រជាក់ បំពង់បង្ហូរប្រេង រោងម៉ាស៊ីនក្រដាស។ Tim និង Mike បានចាប់ផ្តើមសាងសង់ bacteriophages ដើម្បីប្រឆាំងនឹង biofilms នៅក្នុងកន្លែងឧស្សាហកម្ម។ ប៉ុន្តែនៅក្នុងតំបន់នេះ ការលំបាកបានកើតឡើង ហើយការផ្តោតអារម្មណ៍នៃការស្រាវជ្រាវរបស់ពួកគេបានផ្លាស់ប្តូរទៅរកការស្វែងរក និងការទទួលស្គាល់មេរោគនៅក្នុងមន្ទីរពេទ្យ និងការផលិតអាហារ។ គោលដៅដែលពួកគេស្ទើរតែសម្រេចបាននោះគឺថាសម្រាប់ការងារបែបនេះ ចាំបាច់ត្រូវបង្កើតបាក់តេរីតែ 10 ប៉ុណ្ណោះក្នុងរយៈពេលតិចជាងមួយម៉ោង ដោយចំណាយតិចជាង 10 ដុល្លារលើនីតិវិធី។

យើងមិនចង់សម្រាកលើឡូរ៉លរបស់យើងទេ ហើយកំពុងស្វែងរកមធ្យោបាយផ្សេងទៀតដើម្បីអនុវត្តបច្ចេកវិទ្យារបស់យើងដើម្បីប្រយុទ្ធប្រឆាំងនឹងជំងឺឆ្លង។ ឥឡូវនេះជាមួយនឹងមូលនិធិពី Gates Foundation យើងកំពុងបង្កើត probiotics ដែលទទួលស្គាល់ និងប្រយុទ្ធប្រឆាំងនឹងការឆ្លងផ្សេងៗ។ ជាឧទាហរណ៍ យើងកំពុងបង្កើត lactobacilli ដើម្បីប្រយុទ្ធប្រឆាំងនឹងជំងឺអាសន្នរោគ។ យើង​បាន​បង្កើត​ពួកវា​ដើម្បី​ឆ្លើយតប​នឹង​សញ្ញា​ពីរ​ផ្សេងគ្នា​ពី​ធាតុបង្កជំងឺ​អាសន្នរោគ និង​ផលិត​ peptides antimicrobial ជាក់លាក់​សម្រាប់​ជំងឺអាសន្នរោគ។ ភាព​ស្រស់​ស្អាត​នៃ​ដំណោះ​ស្រាយ​នេះ​គឺ​ថា​ថ្នាំ​សម្រាប់​ជំងឺ​អាសន្នរោគ​មាន​តម្លៃ​ថ្លៃ​ណាស់ ហើយ​អាច​មាន​ជាតិពុល​ខ្លាំង​។ ឥឡូវនេះ ជាខ្លឹមសារ យើងអាចបន្ថែមសារពាង្គកាយប្រឆាំងនឹងជំងឺអាសន្នរោគរបស់យើងទៅក្នុងទឹកដោះគោជូរ ដើម្បីទប់ទល់នឹងជំងឺអាសន្នរោគ ដូចជានៅប្រទេសហៃទីបន្ទាប់ពីការរញ្ជួយដី ឬវេចខ្ចប់សារពាង្គកាយនេះទៅក្នុងថ្នាំគ្រាប់។ មធ្យោបាយណាក៏ដោយនឹងមានតម្លៃថោកជាង និងមានជាតិពុលតិចជាងការវិវឌ្ឍន៍ថ្នាំ។ ក្រុមមនុស្សតែម្នាក់គត់ដែលនឹងជួបប្រទះឥទ្ធិពលនៃឱសថនេះនឹងក្លាយជាអ្នកដែលបានប៉ះពាល់នឹងបាក់តេរីជំងឺអាសន្នរោគ។

ខ្ញុំជឿថានៅក្នុងទសវត្សរ៍ខាងមុខនេះ យើងនឹងឃើញពីរបៀបដែលជីវវិទ្យាសំយោគផ្លាស់ប្តូរជីវិតរបស់យើងក្នុងវិស័យផ្សេងៗដូចជា៖ ថាមពល ឬការផលិតអាហារ ការថែទាំសុខភាព ឬសូម្បីតែបញ្ហាបរិស្ថាន។ សំណួរវិទ្យាសាស្រ្តដ៏គួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍បំផុតមួយគឺថាតើសៀគ្វីធម្មជាតិត្រូវបានបង្កើតឡើងនិងរបៀបដែលដំណើរការធម្មជាតិដំណើរការ។ យើងអាចរៀនបានច្រើនពីសារពាង្គកាយធម្មជាតិដែលបានវិវឌ្ឍន៍រាប់លាន ហើយក្នុងករណីខ្លះរាប់ពាន់លានឆ្នាំ បានបង្កើតសៀគ្វី និងបណ្តាញដែលមានមុខងារ ហើយអនុវត្តកិច្ចការដ៏ស្មុគស្មាញ ជួនកាលនៅក្នុងបរិយាកាសអរិភាពខ្លាំង។ ហើយខ្ញុំជឿថា ជីវវិទ្យាសំយោគ ទោះបីជាខ្ញុំផ្តោតជាសំខាន់លើកម្មវិធីបឋមក៏ដោយ អាចមានប្រយោជន៍ខ្លាំងណាស់ក្នុងវិស័យវិទ្យាសាស្ត្រមូលដ្ឋាន ដែលអនុញ្ញាតឱ្យយើងយល់ពីរបៀបដែលសារពាង្គកាយជាទូទៅដំណើរការ។

វិស្វករជីវសាស្រ្ត James Collins លើការសរសេរកម្មវិធីកោសិការស់ ជីវហ្វីល និងការបង្កើត probiotics៖