211service.com
CRISPR, dzīvības zinātnes pētniecības nākotne, bet vēl daudz jāmācās
Nodrošina Lemelsons-MIT
Zinātne cenšas izskaidrot apkārtējo pasauli, un visapmierinošākie ir tie skaidrojumi, kas ļauj prognozēt vēl nezināmas parādības. Mendeļejevs ne tikai izskaidroja atomu elementu īpašību modeļus, bet arī pareizi prognozēja vēl astoņu elementu esamību. Papildus tam, ka prognozēšana sniedz intelektuālu gandarījumu, zinātni pārceļ tehnoloģiju jomā, kas nodrošina uzticamas un stabilas lietojumprogrammas.
Prognozējošie modeļi bioloģijā bieži ir balstīti uz novērojumiem, no Mendela, kas secina mantojuma likumus no saviem eksperimentiem ar zirņu audzēšanu, un Darvins, kas postulēja evolūcijas teoriju no saviem detalizētajiem floras un faunas pētījumiem, līdz Franklinam, Vatsonam un Krikam, kas galu galā atklāja DNS struktūru. un tā dubultā spirālveida struktūra. Neraugoties uz šiem un daudziem citiem nozīmīgiem sasniegumiem, tomēr joprojām ir grūti pārņemt dzīves noteikumus pilnīgā darbības principu sistēmā.
Mūsdienās, pateicoties jaunu tehnoloģiju kombinācijai un pieaugošam zinātniskam ieskatam, zinātnieki tagad risina tieši šo izaicinājumu. Pašlaik tiek īstenoti daudzi liela mēroga projekti, kuru mērķis ir novērot dzīvi ar augstu izšķirtspēju un visaptverošu slaucīšanu, tostarp:
Fens Džans ir 2017. gada Lemelsona-MIT balvas ieguvējs 500 000 $ vērtībā, ar ko tiek godināti vidējās karjeras izgudrotāji, kuri ir nodevušies pasaules uzlabošanai, izmantojot izcilus tehnoloģiskus izgudrojumus. Viņš ir MIT un Hārvardas Plašā institūta galvenais loceklis, Makgoverna Smadzeņu pētniecības institūta pētnieks, Džeimss un Patrīcija Poitra MIT neirozinātnes profesori un MIT smadzeņu un kognitīvo zinātņu un bioloģiskās inženierijas katedras asociētais profesors. . Džans ir revolucionārās CRISPR gēnu rediģēšanas tehnoloģijas pionieris, kurš par savu darbu saņēmis neskaitāmas balvas. Viņš plāno izmantot daļu no Lemelson-MIT balvas naudas, lai atbalstītu STEM izglītības un inovāciju programmas, kas attīsta un izraisa interesi par zinātni un inženierzinātnēm vidusskolu un vidusskolas skolēnu vidū.
• 1000 genomu projekts, kura mērķis ir izveidot visaptverošu datubāzi par cilvēka ģenētiskajām variācijām – nelielām izmaiņām mūsu DNS, kas padara ikvienu no mums unikālu;
• Cilvēka šūnu atlants, globāls projekts, lai kartētu katru ķermeņa šūnu tipu, un tas būs ļoti noderīgs, lai savienotu genoma DNS projektu ar faktiskajām struktūrām, kas veidotas saskaņā ar šiem plāniem;
• Brain Connectome, kura mērķis ir aprakstīt visu cilvēka smadzeņu elektroinstalācijas shēmu, ļaujot pētniekiem attēlot veidus, kā mūsu smadzenes apstrādā un savieno informāciju.
Šo un daudzu citu projektu dati un atklājumi palīdz pētniekiem noskaidrot sarežģītu bioloģisko procesu, piemēram, slimību un novecošanas, mehānismus.
Šie projekti izceļ novērošanas dziļumu, ko biologi tagad spēj, paātrinot tempu, ar kādu mēs varam pētīt dabiskās bioloģiskās daudzveidības plašumu. Zinātkāres vadīti pētījumi negaidīti ir radījuši daudzas transformējošas tehnoloģijas un lietojumus. Patiešām, daži no visspēcīgākajiem bioloģiskās izpētes instrumentiem ir radušies pamata zinātkāres vadītu atklājumu rezultātā, un tie ir izmantoti no dabas. Restrikcijas enzīmi, kas tika savākti no baktērijām, aizsāka molekulārās bioloģijas ēru un ļāva ražot cilvēka insulīnu, izmantojot baktērijas. Jaunāks piemērs ir mikrobu adaptīvās imūnsistēmas CRISPR izstrāde gēnu rediģēšanai. Šīs dabiski sastopamās sistēmas palīdz mikrobiem aizsargāties no vīrusu iebrukuma, izmantojot elegantu mehānismu, ko mikrobiologi ir pētījuši vairāk nekā divdesmit gadus. Pēdējos gados CRISPR sistēmu sastāvdaļas, piemēram, Cas9, ir izmantotas izmantošanai cilvēka šūnās, un tagad tās paātrina attīstību cilvēku terapijas, lauksaimniecības un zinātniskās pētniecības jomās visā pasaulē. Lai gan mēs esam izpētījuši tikai bioloģiskās daudzveidības aisberga galu, ir skaidrs, ka daži organismi ir izstrādājuši jaunus bioloģisko problēmu risinājumus, un ir daudz ko iegūt, pētot šos neparastos mehānismus.
Jaunu molekulāro rīku straujā attīstība arī abpusēji paplašina mūsu spēju pētīt dabas daudzveidības plašumu. Gandrīz gadsimtu liela daļa dzīvības zinātņu pētījumu ir veikta, izmantojot nedaudzus organismus, kas izvēlēti pēc to piemērotības laboratorijas darbiem. Strauji augošo molekulāro rīku komplektu tagad var izmantot daudz plašāk, paverot piekļuvi neskaitāmām jaunām sugām, sākot no salamandrām ar unikālām reģenerācijas spējām un beidzot ar dabiskiem kultūraugu celmiem, kas ir izturīgi pret sausumu. Turklāt zinātnieki tagad var izvēlēties pētīt savus īpašos jautājumus, izmantojot vispiemērotākās modeļu sistēmas, nevis aprobežoties ar dažiem laboratorijas celmiem, kuru spēja modelēt cilvēku slimības ir ierobežota.
Šie divi novērošanas veidi kopā veicina biotehnoloģijas uzplaukumu. Dati no padziļinātiem cilvēka genoma novērojumiem tiek izmantoti, lai informētu par terapeitisko līdzekļu izstrādi un izstrādi, savukārt plaši mikrobu kopienu apsekojumi identificē jaunus fermentus ar biotehnoloģiju pielietojumu.
Ņemot vērā visus šos aizraujošos sasniegumus dzīvības zinātnes pētniecībā un biotehnoloģijā, ir vēl svarīgāk nekā jebkad agrāk nodrošināt apmācību un mentoringa iespējas studentiem, kuri interesējas par zinātni un inženierzinātnēm, jo īpaši studentiem no dažādām vidēm. Esmu dziļi pateicīgs daudzajiem mentoriem un izglītības pieredzei zinātnē un inženierzinātnēs, no kurām man ir paveicies mācīties savā izglītībā. Es izmantošu daļu no Lemelson-MIT balvas, lai atbalstītu STEM izglītību un inovācijas, tostarp atbalstot organizācijas, piemēram, Izglītības izcilības centru un Zinātnes un sabiedrības biedrību, kas ir sponsorējušas programmas, kurām ir bijusi svarīga loma palīdzības sniegšanā. vidusskolēni un vidusskolēni attīsta un atzīmē savas intereses zinātnē un inženierzinātnēs. Šis ir aizraujošs laiks bioloģijā, un mēs varam darīt daudz vairāk, lai audzinātu nākamo zinātnieku un inženieru paaudzi, kas radīs jaunas transformējošas tehnoloģijas, kas atrisinās daudzas svarīgas problēmas, ar kurām šodien saskaras pasaule.
Fens Džans ir 2017. gada uzvarētājs $500 000 Lemelson-MIT balva , kurā tiek godināti karjeras vidusposma izgudrotāji, kuru mērķis ir uzlabot pasauli, izmantojot izcilus tehnoloģiskus izgudrojumus. Viņš ir MIT un Hārvardas Plašā institūta galvenais loceklis