211service.com
CRISPR, gyvybės mokslų tyrimų ateitis, bet dar daug ko išmokti
Pateikė Lemelsonas-MIT
Mokslas siekia paaiškinti mus supantį pasaulį, o labiausiai patenkinami paaiškinimai yra tie, kurie leidžia numatyti dar nežinomus reiškinius. Mendelejevas ne tik paaiškino atominių elementų savybių modelius, bet ir teisingai numatė dar aštuonių elementų egzistavimą. Prognozavimas ne tik teikia intelektualų pasitenkinimą, bet ir perkelia mokslą į technologijų sritį, o tai leidžia naudoti patikimas ir patikimas programas.
Biologijos nuspėjamieji modeliai dažnai grindžiami stebėjimais, kai Mendelis daro išvadą apie paveldėjimo dėsnius iš savo eksperimentų veisiant žirnius, o Darwinas iš savo išsamių floros ir faunos tyrimų postuluoja evoliucijos teoriją iki Franklino, Watsono ir Cricko, kurie galiausiai atskleidė DNR struktūrą. ir jo dviguba sraigtinė struktūra. Nepaisant šių ir daugelio kitų reikšmingų pažangų, vis dar sudėtinga gyvenimo taisykles suskirstyti į visą veikimo principų sistemą.
Šiandien dėl naujų technologijų ir augančių mokslinių įžvalgų derinio mokslininkai sprendžia būtent šį iššūkį. Vykdoma daug didelio masto projektų, kuriais siekiama stebėti gyvenimą didelės raiškos ir visapusiškai, įskaitant:
Feng Zhang yra 2017 m. 500 000 USD vertės Lemelson-MIT premijos laureatas, kuriuo pagerbiami karjeros vidurio išradėjai, pasiryžę pagerinti pasaulį pasitelkdami išskirtinius technologinius išradimus. Jis yra pagrindinis MIT ir Harvardo plataus instituto narys, McGovern smegenų tyrimų instituto tyrėjas, Jamesas ir Patricia Poitras, MIT neurologijos profesorius ir MIT Smegenų ir pažinimo mokslų bei biologinės inžinerijos katedrų docentas. . Zhang yra revoliucinės CRISPR genų redagavimo technologijos pradininkas, už savo darbą gavęs daugybę apdovanojimų. Jis planuoja dalį Lemelson-MIT prizo pinigų panaudoti STEM švietimo ir inovacijų programoms, kurios ugdo ir skatina vidurinių ir aukštųjų mokyklų mokinių susidomėjimą mokslu ir inžinerija.
• 1000 genomų projektas, kurio tikslas – sukurti išsamią žmogaus genetinės variacijos duomenų bazę – mažus mūsų DNR pokyčius, dėl kurių kiekvienas iš mūsų yra unikalus;
• Žmogaus ląstelių atlasas, pasaulinis projektas, skirtas visų kūno ląstelių tipų žemėlapiams nustatyti, pastangos, kurios bus labai naudingos genominės DNR brėžinį sujungti su tikromis pagal šiuos planus sukurtomis struktūromis;
• Brain Connectome, kuria siekiama apibūdinti visą žmogaus smegenų elektros instaliacijos schemą, leidžiančią tyrėjams nubrėžti būdus, kaip mūsų smegenys apdoroja ir sujungia informaciją.
Šių ir daugelio kitų projektų duomenys ir išvados padeda mokslininkams išsiaiškinti sudėtingų biologinių procesų, tokių kaip ligos ir senėjimas, mechanizmus.
Šie projektai pabrėžia biologų stebėjimo gylį, kurį dabar sugeba, pagreitindami tempą, kuriuo galime tyrinėti natūralios biologinės įvairovės platumą. Smalsumo skatinami tyrimai netikėtai atvedė prie daugybės transformuojančių technologijų ir taikomųjų programų. Iš tiesų, kai kurios iš galingiausių biologinių tyrimų priemonių atsirado dėl pagrindinių smalsumo paskatintų atradimų ir buvo panaudotos iš gamtos. Restrikcijos fermentai, gauti iš bakterijų, pradėjo molekulinės biologijos erą ir leido gaminti žmogaus insuliną naudojant bakterijas. Naujausias pavyzdys yra mikrobų adaptyvios imuninės sistemos, CRISPR, sukūrimas genų redagavimui. Šios natūraliai atsirandančios sistemos padeda mikrobams apsiginti nuo įsiveržusių virusų naudojant elegantišką mechanizmą, kurį mikrobiologai tyrinėjo daugiau nei dvidešimt metų. Pastaraisiais metais CRISPR sistemų komponentai, tokie kaip Cas9, buvo panaudoti naudoti žmogaus ląstelėse ir dabar spartėja žmogaus terapijos, žemės ūkio ir mokslinių tyrimų srityse visame pasaulyje. Nors mes ištyrėme tik biologinės įvairovės ledkalnio viršūnę, akivaizdu, kad kai kurie organizmai sukūrė naujus biologinių problemų sprendimus, o tiriant šiuos neįprastus mechanizmus galima daug pasiekti.
Spartus naujų molekulinių įrankių vystymasis taip pat abipusiai plečia mūsų galimybes tirti gamtos įvairovę. Beveik šimtmetį didžioji dalis gyvybės mokslų tyrimų buvo atliekama naudojant saują organizmų, atrinktų pagal jų tinkamumą laboratoriniams darbams. Sparčiai besiplečianti molekulinių įrankių rinkinys dabar gali būti taikomas daug plačiau, atveriant prieigą prie daugybės naujų rūšių – nuo unikalių regeneracinių savybių turinčių salamandrų iki natūralių, sausrai atsparių pasėlių atmainų. Be to, dabar mokslininkai gali pasirinkti tirti konkrečius klausimus naudodamiesi tinkamiausiomis modelių sistemomis, o ne apsiriboti keletu laboratorinių padermių, kurių gebėjimas modeliuoti žmonių ligas yra ribotas.
Kartu šie du stebėjimo būdai skatina biotechnologijų bumą. Duomenys, gauti iš išsamių žmogaus genomo stebėjimų, naudojami kuriant ir kuriant terapinius preparatus, o atliekant plačius mikrobų bendruomenių tyrimus nustatomi nauji fermentai, naudojami biotechnologiniais tikslais.
Atsižvelgiant į visus šiuos įdomius gyvybės mokslų tyrimų ir biotechnologijų pokyčius, dar svarbiau nei bet kada anksčiau teikti mokymo ir mentorystės galimybes studentams, besidomintiems mokslu ir inžinerija, ypač studentams iš įvairių sluoksnių. Esu labai dėkingas daugeliui mentorių ir išsilavinimo mokslo ir inžinerijos srityse, iš kurių man taip pasisekė pasimokyti besimokydamas. Dalį Lemelson-MIT prizo pinigų panaudosiu STEM švietimui ir naujovėms remti, įskaitant remiančias organizacijas, tokias kaip Švietimo kompetencijos centras ir Mokslo ir visuomenės draugija, kurios rėmė programas, kurios atliko svarbų vaidmenį padedant. vidurinių ir aukštųjų mokyklų mokiniai plėtoja ir džiaugiasi savo pomėgiais mokslu ir inžinerija. Tai įdomus laikas biologijoje ir dar daug ką galime padaryti, kad išugdytume naujos kartos mokslininkus ir inžinierius, kurie kurs naujas transformuojančias technologijas, kurios išspręs daugybę svarbių iššūkių, su kuriais šiandien susiduria pasaulis.
Feng Zhang yra 2017 m. nugalėtojas 500 000 USD Lemelson-MIT premija , kurioje pagerbiami karjeros vidurio išradėjai, pasiryžę tobulinti pasaulį pasitelkdami išskirtinius technologinius išradimus. Jis yra pagrindinis MIT ir Harvardo plataus instituto narys