Kas ir sintētiskā genomika?

DNS veido atkārtotas strukturālās vienības, ko sauc par nukleotīdiem, kas veido bāzu pārus un veido modeļus, kas veido ģenētisko kodu. Nukleotīdi un DNS sekvences tiek mākslīgi ražotas dažādiem bioķīmiskiem lietojumiem, bet sintētiskā genomika ir vairāk iesaistīts process. Lai izveidotu funkcionālu sintētisku genomu, dabiskajam genomam ir jābūt pilnībā zināmam un vai nu precīzi jāreplicē, vai jāmodificē tā, lai netiktu ietekmētas nekādas būtiskas funkcijas.

2010. gadā pētnieku grupa, kas atrodas J. Craig Venter institūtā Rokvilā, Merilendā, izveidoja pirmo sintētisko baktēriju genomu. Baktērijai Mycoplasma mycoides ir genoms, kas sastāv no viena miljona bāzes pāru. Komanda spēja replicēt baktērijas dabisko genomu, izmantojot sintētiski ražotus nukleotīdus, un ievadīt sintētisko genomu citas baktērijas šūnā, aizstājot šīs baktērijas DNS ar sintētisko Mycoplasma mycoides DNS. Kad tika izveidots jaunais genoms, šūna sāka darboties kā normāla Mycoplasma mycoides šūna ar visām tās funkcijām neskartu.

Genoma sintezēšanas sarežģījumi var viegli rasties iesaistīto sistēmu sarežģītības dēļ. Piemēram, ja viens bāzes pāris ir nevietā vai tā nav, šūna var nedarboties vispār. Tāpat ir jābūt pareiziem bioķīmiskajiem procesiem, kuros šūna nolasa un ievieš informāciju DNS, un šūnu vides ķīmiskajai mijiedarbībai ar DNS.

Sintētiskās genomikas tehnoloģiju var pielāgot rūpnieciskiem un komerciāliem lietojumiem, piemēram, biodegvielas ražošanai. Sākot ar 2011. gadu, daži uzņēmumi pēta iespēju radīt sintētiskas aļģes, kas ir efektīvākas nekā dabā sastopamās aļģes, lai uztvertu un pārstrādātu oglekļa dioksīdu izmantojamās vielās. Daudzi pētnieki uzskata, ka aļģu izstrāde šādā veidā var padarīt biodegvielas ražošanu rentablāku un komerciāli dzīvotspējīgāku.

Citi sintētiskās genomikas projekti ietver tikai genoma daļas sintezēšanu, lai modificētu organismu izmantošanai rūpnieciskā vai zinātniskā darbībā. Piemērs ir augu genomu modificēšana, lai padarītu kultūras izturīgākas pret sausumu vai kaitēkļiem. Medicīnā mikrobus var ģenētiski pārveidot, lai tie darbotos kā līdzeklis noteiktu slimību ārstēšanai vai palīdzētu gēnu terapijā.