Розділ 7.4: Синтетична біологія: Генні схеми та дизайн геному

Синтетична біологія — це галузь біології, яка включає проектування та розробку біологічних систем, включаючи послідовності ДНК, гени та цілі геноми. Його коріння сягає кінця 20-го століття, коли досягнення молекулярної біології та генної інженерії дозволили дослідникам маніпулювати та створювати генетичний матеріал із зростаючою точністю.

Однією з ранніх віх у синтетичній біології було створення першого синтетичного гена в 1972 році біохіміком Полом Бергом та його колегами. Вони синтезували молекулу ДНК, яка містила генетичну інформацію для білка, якого не існувало в природі. Відтоді прогрес у техніці синтезу ДНК зробив можливим синтезувати набагато більші та складніші молекули ДНК, включаючи цілі геноми бактерій.

Одним із ключових інструментів у синтетичній біології є генний ланцюг, який являє собою набір генів, створених для спільного функціонування певним чином. Генні ланцюги можна використовувати для контролю поведінки клітин, наприклад для вмикання або вимикання генів у відповідь на певні сигнали. Одним із перших успіхів у цій галузі була конструкція генної ланцюга в 2000 році, яка змушувала бактеріальні клітини спалахувати й гаснути, як світло.

Іншим важливим напрямком синтетичної біології є дизайн генома, який передбачає проектування та розробку цілих геномів. У 2010 році група дослідників під керівництвом генетика Крейга Вентера синтезувала цілий геном бактерії з нуля та вставила його в живу клітину, створивши перший синтетичний організм.

Зовсім недавно синтетична біологія була застосована для цілого ряду застосувань, включаючи розробку нових ліків і біорозкладаних матеріалів, виробництво біопалива та створення нових діагностичних інструментів для медичних застосувань.