합성생물학

합성 생물학은 생물학과 공학을 결합하여 생물학적 실체, 유기체 또는 경로를 만들거나 재설계하는 분야입니다. 아이디어는 잘 알려진 반응이 새로운 화학 화합물을 합성하는 데 사용되는 화학화학의 화학 합성과 유사합니다. 최종 목표는 폐기물을 분해 할 수 있도록 생물의 변형에 새로운 생물학적 약물 분자의 생성에서 다를 수 있습니다. 이 비디오는 합성 생물학의 기본 원리와 생물학적 모듈을 구성하는 데 사용되는 몇 가지 기술에 대해 설명합니다. 마지막으로, 우리는이 진화 하는 필드의 몇 가지 실제 응용 프로그램을 제시.

이 신흥 분야의 주요 목적은 생물학과 생명 공학을 새로운 분자와 유기체를 만드는 도구로 사용하는 것입니다. 개별 전기 부품에서 기능 회로를 만드는 전기 엔지니어와 마찬가지로 합성 생물학의 주요 목표는 개별 세포 구성 요소를 사용하여 처음부터 프로그래밍 가능한 미생물을 만드는 것입니다. 그러나, 이것은 생물학 프로세스가 덜 이해되기 때문에 이 시점에서 아직도 달성가능하지 않습니다. 이 목표는 차세대 DNA 염기서열분석과 같은 최근의 진보에 의해 더 달성 가능하게 됩니다. DNA 염기서열을 사용하여, 연구원은 특정 바람직한 특성을 가지고 있는 유기체에 있는 DNA 순서 특정 유전자에 있는 기능을 확인할 수 있습니다. 이어서, 정확한 DNA 서열은 대량으로 합성된 다음, 전환체를 사용하여 세포를 유전적으로 수정하는 데 사용될 수 있다. 형질전환은 DNA 또는 RNA와 같은 유전 물질을 포유류 세포에 삽입하는 과정입니다. 세균성 세포에서 수행될 때, 기술은 변환에게 불립니다. 이 과정에서 DNA는 종종 양전하 담체 분자로 복잡해지거나 폴리에틸렌네이민과 같은 양전하 리포솜 또는 폴리머 입자 내에서 응축된다. 양전하 복합체는 음전하 세포막에 부착한 다음 내분비증을 통해 세포에 진입하는데, 이는 분자가 내분이라고 불리는 막 바운드 소포를 통해 세포에 들어가는 과정입니다. 일단 세포 안쪽에, 유전 물질은 내성을 떠나 결국 세포의 기계가 MRNA를 만들고 그것에서 단백질을 만들 수 있는 핵을 입력합니다. 이제 우리는 합성 생물학의 기초를 소개했습니다, 실험실에서 일반적으로 사용되는 몇 가지 형질 전환 기술을 살펴 보자.

전기 기공은 세포막에 작은 모공을 만들기 위해 전극을 사용하여 DNA가 통과 할 수있는 기술입니다. 첫째, 48웰 플레이트의 각 웰의 바닥은 250 마이크로리터의 항체로 코팅되고 칼슘과 마그네슘을 완충합니다. 그런 다음 플레이트는 37도에서 배양됩니다. 다음으로, RNA는 형질전환을 위해 준비됩니다. RNA 스톡 솔루션의 마이크로리터 1개는 각 분리된 트랜스페트에 대한 마이크로센티퍼지 튜브에 알리인용되며, 튜브는 얼음 위에 남아 있습니다. 항체 코팅 플레이트는 세포 매체를 첨가하기 전에 버퍼로 세척됩니다. 세포는 조직 배양 우물의 바닥에서 분리되고, 원심분리기 튜브에 풀려나고, 펠릿화되고, 재중단된다. 세포는 계산되고 그들의 생존도 평가됩니다. 이어서, 소량의 세포가 RNA의 각 알리쿼트에 첨가된다. RNA의 세포는 유리 cuvette에 추가된 파이펫 전극 팁 및 전해질 완충제에 적재됩니다. 큐벳은 홀더 내부에 배치되고 파이펫 전극이 큐벳에 배치됩니다. 세포는 약 1500 볼트의 펄스 전압을 사용하여 전기화됩니다. 전기포이션이 완료되면, 세포는 배양판에서 세포 배양 배지와 혼합되어 사용되거나 저장된다.

또 다른 기술은 열을 사용하여 세포막의 개구부를 만드는 열 충격 방법입니다. 첫째, 적절한 매체와 한천이 제조되고 살균됩니다. 그런 다음 항생제를 함유한 냉각 된 천을 접시에 부어 실온으로 냉각 할 수 있습니다. 다음으로, 수조는 섭씨 42도로 설정되고 화학적으로 유능한 세포가 얼음 위에 해동됩니다. 차가운 플라스미드의 마이크로리터 당 1 나노그램의 1~5개의 마이크로리터가 해동된 세포에 첨가되어 부드럽게 혼합된다. 그런 다음 세포와 플라즈마 혼합물이 30 분 동안 얼음으로 반환됩니다. 얼음에 이 배양 후, 세포 혼합물은 30 초 동안 충격을 가열하기 위해 수조에 배치됩니다. 그런 다음 세포와 플라스미드 혼합물을 얼음과 신선한 미디어에 즉시 넣습니다. 그런 다음 세포 혼합물을 1 시간 동안 섭씨 37도에서 흔들리는 인큐베이터에 배치되어 세포가 회복 될 수 있습니다. 다음으로 세포는 배양된 박테리아의 20~200마이크로리터를 플레이트에 첨가한 다음 확산시킴으로써 한천 판상에서 배양된다. 플레이트는 하룻밤 사이에 배양됩니다. 다음 날, 한천 판은 세포가 플라스미드에서 찍은 것을 나타내는 식민지 성장이 있어야합니다. 이 식민지는 이제 추가 실험에 사용할 수 있습니다.

몇 가지 일반적인 전환 및 변환 방법을 도입되었으므로 이 새로운 필드의 일부 응용 프로그램을 살펴보겠습니다. 유전자 조작 박테리아는 오일 잔류물을 분해하는 것과 같은 환경 정화에 사용될 수 있습니다. 합성 생물학 기술을 사용하여 사용자 정의 유기체는 특정 환경 오염 물질을 분해하도록 설계 될 수있다. 이로, 일반적인 노동 집약적 세척 방법보다 낮은 정화 비용이 발생할 수 있습니다. 합성으로 구성된 분자 스케일된 생물학적 시스템은 암과 같은 특정 질병을 진단하고 치료하기 위해 생성될 수 있습니다. 이 유기체는 암세포의 특징적인 서명 또는 항체에 반응하기 위하여 생성될 수 있었습니다. 또한, 그들은 프로그래밍 된 타겟팅에 의해 감염된 세포의 치료에 도움이 될 수 있습니다.

당신은 단지 합성 생물학에 조브의 소개를 보았다. 이제 이 새로운 분야의 목표와 현재의 세계 문제에 대처하기 위해 유기체를 강화하고 만드는 데 사용되는 몇 가지 기술에 익숙해져야 합니다. 시청해 주셔서 감사합니다.