6 perkembangan terbaru para ilmuwan

Obat-obatan baru, teknologi revolusioner, pengobatan canggih - para ilmuwan di seluruh dunia berupaya menemukan cara inovatif untuk memerangi penyakit yang tidak dapat disembuhkan. Apa yang sebelumnya hanya isapan jempol belaka dari imajinasi liar para penulis fiksi ilmiah, bisa segera masuk ke dalam kategori hal yang paling biasa.

1. Modifikasi genom adalah metode baru untuk melawan kanker

Ilmuwan Tiongkok akan secara besar-besaran menggunakan metode pengeditan genom penderita kanker. Banyak dokter yang takut dengan langkah seperti itu, karena konsekuensi perubahan genom sulit diprediksi dalam jangka panjang. Para peneliti di Rumah Sakit China Barat sedang mengedit DNA yang disebut CRISPR/cas9 untuk memberikan kesempatan pemulihan bagi pasien yang sakit parah.

Para ilmuwan mengambil sel T kekebalan dari darah pasien untuk “mengajarkan” mereka untuk menyerang tumor ganas seperti infeksi biasa. Metode serupa baru-baru ini ditemukan di Amerika Serikat, namun tidak selektif seperti metode modifikasi gen CRISPR. Mungkin Tiongkok akan menjadi negara pertama yang menerapkan metode pengobatan seperti itu.

2. Bioprinter untuk sintesis analog kulit manusia

Peneliti Spanyol, bersama dengan BioDan Group, telah mengembangkan bioprinter dengan kemampuan pencetakan 3-D. Alih-alih kartrid tinta, ia berisi injektor dengan bahan biologis. Bahan yang dibuat oleh perangkat unik ini meniru kulit manusia seakurat mungkin dan cocok untuk transplantasi pada pasien luka bakar.

Kulit manusia tiruan dapat digunakan dalam penelitian obat-obatan baru dan senyawa kimia. Dibuat oleh orang Italia, bahan ini memiliki lapisan pelindung tipis di bagian atas dan lapisan tebal di bagian dalam, mirip dengan dermis. Kulit yang dihasilkan printer juga mengandung sel-sel yang mensintesis kolagen.

3. Implan chip melawan kebutaan

Sebuah teknologi baru bernama Second Sight bisa menjadi terobosan nyata dalam pengobatan orang buta total. Berkat chip implan, sinyal dikirim ke area visual korteks serebral, memungkinkan pasien melihat kontur cahaya suatu objek, termasuk huruf besar.

Pada pengujian metode tahap pertama, peneliti tidak menemukan efek samping apa pun dari chip yang ditanamkan ke dalam tubuh. Para ilmuwan berharap dengan bantuan tersebut teknologi inovatif memulihkan penglihatan bagi penyandang tunanetra yang menjadi buta karena cedera, retinopati, glaukoma atau kanker.

4. Lapisan nanofiber untuk regenerasi jaringan tulang

Sekelompok ilmuwan Rusia dan Belgia sedang berupaya menciptakan bahan nanofiber yang dapat menjadi perancah regenerasi sel jaringan tulang. Implan khusus dapat memperbaiki cacat tulang dan meningkatkan kekuatannya. Bahan yang disebut vaterite memungkinkan Anda memulai proses pertumbuhan sel setelah perancah ditransplantasikan ke dalam tubuh. Sebulan kemudian, jaringan tulang baru menggantikan implan sepenuhnya.

5. Cara baru melawan flu

Ilmuwan Tomsk sedang mengembangkan metode perlindungan terhadap virus influenza H1N1 tanpa menggunakan vaksin. Para peneliti yakin bahwa sistem kekebalan tubuh dapat “diajarkan” untuk memproduksi interferon lebih cepat. Ini adalah protein pelindung sistem kekebalan yang menghalangi penyebaran virus di dalam tubuh. Metode ini memungkinkan obat dikirimkan ke sel-sel yang mengeluarkan terlalu sedikit interferon. Untuk tujuan ini, mikrokontainer hibrida dengan RNA antivirus digunakan. Genom virus diblokir dan ekspresi gen virus berkurang.

6. Stent untuk menghilangkan bekuan darah setelah stroke iskemik

Untuk mencegah kecacatan setelah serangan, bekuan darah di pembuluh darah harus dihilangkan dalam waktu 3-6 jam. Sekarang hal ini dimungkinkan berkat pemberian obat khusus secara intravena, yang hanya efektif pada 35% kasus. Stent mikroskopis dimasukkan ke dalamnya sistem sirkulasi otak, memungkinkan Anda menghilangkan bekuan darah dalam beberapa menit. Efektivitas metode baru ini hampir 100%.

Seperti yang Anda ketahui, penemuan paling menarik terjadi di persimpangan bidang ilmu pengetahuan.


Salah satu bidang yang paling menjanjikan dalam ilmu pengetahuan alam saat ini adalah bioteknologi, yang kemampuannya masih kurang dipelajari. Cabang penting ilmu biologi ini mungkin akan menjadi dasar bagi terobosan teknologi di masa depan, dan memainkan peran yang sama di abad ke-21 seperti halnya kimia dan elektronik di abad ke-20.

Bioteknologi - arti kata tersebut

Dalam beberapa dekade terakhir kata tersebut "bioteknologi" semakin banyak ditemukan di halaman media, di acara televisi dan di Internet. Untuk pertama kalinya, orang mulai membicarakan bioteknologi pada pertengahan tahun 70-an abad kedua puluh sehubungan dengan metode baru dalam produksi bahan obat – bahan baku obat yang diproduksi oleh industri farmasi. Sejak itu, bioteknologi telah memperluas cakupannya secara signifikan.

Saat ini, ketika kita berbicara tentang bioteknologi, yang kita maksud adalah metode untuk memproduksi bahan dan produk yang kita butuhkan dengan menggunakan organisme hidup, sel yang dikultur dalam lingkungan buatan, dan berbagai proses biologis. Saat ini, objek bioteknologi paling sering adalah mikroorganisme, serta sel individu hewan atau tumbuhan.

Contoh paling sederhana dari bioteknologi adalah produksi produk susu fermentasi - kefir, keju cottage, dll. - menggunakan kultur bakteri susu fermentasi. Anda juga dapat mengingat tentang memanggang roti ragi menggunakan ragi roti. Bioteknologi ini telah dikenal umat manusia selama berabad-abad, namun saat ini para ahli biologi menggunakan teknik yang jauh lebih kompleks untuk mengatur proses yang kita perlukan.

Mengapa bioteknologi dibutuhkan?

Di industri mana pun Anda dapat mencapai hasil yang diinginkan cara yang berbeda, namun seringkali solusi bioteknologi terhadap masalah yang diajukan kepada para ilmuwan ternyata paling efektif, ekonomis dan aman. Misalnya, untuk mengukir prasasti pada marmer, seorang tukang batu yang berkualitas harus bekerja selama beberapa minggu.

Namun, di Yunani kuno Untuk membuat prasasti, mereka menggunakan salah satu jenis keong yang lendirnya sangat asam. Seperti yang Anda ketahui, marmer adalah batu kapur yang mengkristal. Merangkak di sepanjang permukaan batu, siput dengan lendirnya membuat lubang di dalamnya, dan sang master hanya bisa mengarahkan moluska ke arah yang benar agar dapat dengan cepat dan mudah mendapatkan prasasti yang diinginkan.

Contoh bioteknologi paling sederhana ini dengan sempurna menggambarkan semua kelebihan metode biologis. Proses biokimia tidak memerlukan suhu dan tekanan tinggi, tidak mencemari lingkungan, dan seringkali jauh lebih murah dibandingkan metode tradisional. Dengan demikian, bioteknologi saat ini secara aktif digunakan untuk pengayaan berbagai bijih dan ekstraksi logam langka. Fungsi zat pengaya dilakukan oleh mikroorganisme yang menyerap logam yang dibutuhkan dan menumpuknya di jaringannya, kemudian mati, membentuk sedimen padat sehingga tidak sulit lagi untuk mengekstraksi unsur yang diperlukan.


Bioteknologi memungkinkan pemrosesan bijih yang sangat buruk sekalipun, mengekstraksi logam yang diperlukan dari bijih tersebut dengan presisi tinggi dan tanpa biaya yang tidak perlu.

Proses yang sama juga digunakan untuk mengolah air limbah secara efektif. Jika menggunakan filtrasi, fasilitas pengolahannya akan sangat mahal. Strain bakteri yang dibiakkan secara khusus mengekstrak logam berat, memproses dan membuat produk minyak bumi aman. Pengolahan air limbah tidak memerlukan biaya: cukup tuangkan air limbah ke dalam bak dan masukkan jenis mikroorganisme yang diinginkan di sana, lalu tunggu hingga air menjadi jernih.

Namun paling sering bioteknologi digunakan untuk memproduksi berbagai obat. Dengan bantuannya, ratusan atau bahkan ribuan item dan kelompok obat diproduksi: antibiotik, serum, berbagai vaksin, dll. Kelompok obat yang terpisah adalah aditif pakan - asam amino, protein, dll.

Bidang penerapan bioteknologi

Saat ini, bioteknologi paling aktif bekerja di bidang-bidang berikut:

- produksi produk makanan atas dasar kualitatif baru;

— pengembangan dan produksi obat-obatan yang meningkatkan efisiensi pertanian;

— pengembangan dan produksi obat-obatan, vaksin, suplemen makanan;

— bioteknologi untuk industri pertambangan dan lingkup rumah tangga;

— produksi obat dan reagen diagnostik;

— bioteknologi untuk membersihkan lingkungan dari polusi antropogenik.

Masih banyak bidang yang memungkinkan penggunaan bioteknologi dalam waktu dekat atau jauh.

Arah bioteknologi

Dengan memanfaatkan organisme hidup untuk keperluannya sendiri, masyarakat saat ini dapat mengekstraksi zat-zat yang diperlukan, mengolah sampah menjadi pupuk yang bermanfaat, mengobati berbagai penyakit, dan masih banyak lagi. Bidang bioteknologi berikut ini saat ini berkembang paling aktif.

— Sintesis mikrobiologi– produksi zat dan zat yang diperlukan dengan menggunakan mikroorganisme. Saat ini, metode ini digunakan dalam produksi alkohol, enzim imobilisasi, dan sejumlah zat lainnya.

— Rekayasa genetika– semacam “konstruksi” genom makhluk hidup untuk memperoleh organisme dengan sifat tertentu. Metode rekayasa genetika Dalam beberapa dekade terakhir, mereka telah merevolusi pertanian dengan menciptakan tanaman budidaya baru yang sangat tahan terhadap fenomena eksternal yang merugikan.

— Bioteknologi luar angkasa– arah yang saat ini berada pada tahap pengembangan awal. Penelitian sedang dilakukan mengenai penerapan bioteknologi di luar angkasa, dan prospek untuk memperoleh protein kristal dan bahan lainnya sedang dieksplorasi.

— Biohidrometalurgi– ekstraksi logam dari bijih menggunakan mikroorganisme. Akibat aktivitas bakteri, terbentuk garam logam terlarut, yang dimasukkan ke dalam larutan kemudian diekstraksi dan diproses dengan cara biasa.


Di masa depan, proses bioteknologi akan mampu menggantikan banyak industri kotor, menjadikan dunia di sekitar kita lebih menarik, aman dan nyaman untuk ditinggali.

Istilah “bioteknologi” pertama kali digunakan oleh insinyur Hongaria Karl Ereky pada tahun 1917. Unsur-unsur bioteknologi tertentu muncul sejak lama. Intinya, ini adalah upaya untuk menggunakan sel individu (mikroorganisme) dan beberapa enzim dalam produksi industri untuk memfasilitasi terjadinya sejumlah proses kimia.

Jadi, pada tahun 1814, akademisi St. Petersburg K. S. Kirchhoff menemukan fenomena katalisis biologis dan mencoba memperoleh gula dari bahan baku dalam negeri yang tersedia dengan menggunakan metode biokatalitik (hingga pertengahan abad ke-19, gula hanya diperoleh dari tebu). Pada tahun 1891, di Amerika, ahli biokimia Jepang Dz. Takamine menerima paten pertama untuk penggunaan sediaan enzim untuk keperluan industri: ilmuwan mengusulkan penggunaan diastase untuk sakarifikasi limbah tanaman.

Pada awal abad ke-20, industri fermentasi dan mikrobiologi aktif berkembang. Pada tahun yang sama, upaya pertama dilakukan untuk menggunakan enzim dalam industri tekstil.

Pada tahun 1916–1917, ahli biokimia Rusia A.M. Kolenev mencoba mengembangkan metode yang memungkinkan untuk mengontrol kerja enzim dalam bahan mentah alami selama produksi tembakau.

Kontribusi besar terhadap penggunaan praktis pencapaian biokimia dibuat oleh Akademisi A. N. Bakh, yang menciptakan bidang terapan penting dari biokimia - biokimia teknis. A. N. Bach dan murid-muridnya mengembangkan banyak rekomendasi untuk meningkatkan teknologi pengolahan berbagai macam bahan baku biokimia, meningkatkan teknologi pembuatan kue, pembuatan bir, pembuatan anggur, produksi teh dan tembakau, dll., serta rekomendasi untuk meningkatkan hasil tanaman budidaya dengan mengelolanya dengan proses biokimia.

Semua penelitian ini, serta kemajuan industri kimia dan mikrobiologi serta penciptaan produksi industri biokimia baru (teh, tembakau, dll.) merupakan prasyarat terpenting bagi munculnya bioteknologi modern.

Dari segi produksi, industri mikrobiologi menjadi basis bioteknologi dalam proses pembentukannya. Selama tahun-tahun pascaperang, industri mikrobiologi memperoleh ciri-ciri baru yang mendasar: mikroorganisme mulai digunakan tidak hanya sebagai alat untuk meningkatkan intensitas proses biokimia, tetapi juga sebagai pabrik sintetik mini yang mampu mensintesis senyawa kimia paling berharga dan kompleks di dalamnya. sel mereka. Titik baliknya terkait dengan penemuan dan dimulainya produksi antibiotik.

Antibiotik pertama, penisilin, diisolasi pada tahun 1940. Setelah penisilin, antibiotik lain ditemukan (pekerjaan ini berlanjut hingga hari ini). Dengan ditemukannya antibiotik, tugas-tugas baru segera muncul: menetapkan produksi bahan obat yang dihasilkan oleh mikroorganisme, berupaya mengurangi biaya dan meningkatkan ketersediaan obat baru, dan memperolehnya dalam jumlah yang sangat besar yang dibutuhkan oleh obat-obatan.

Mensintesis antibiotik secara kimia sangatlah mahal atau bahkan sangat sulit, hampir mustahil (bukan tanpa alasan). sintesis kimia tetrasiklin oleh akademisi ilmuwan Soviet M. M. Shemyakin dianggap sebagai salah satu pencapaian terbesar sintesis organik). Dan kemudian mereka memutuskan produksi industri obat-obatan menggunakan mikroorganisme yang mensintesis penisilin dan antibiotik lainnya. Ini adalah bagaimana bidang bioteknologi yang paling penting berdasarkan penggunaan proses sintesis mikrobiologi muncul.

Jenis bioteknologi

Bioteknologi

Bioteknologi atau teknik biomedis adalah suatu disiplin ilmu yang bertujuan untuk memajukan pengetahuan teknik, biologi dan kedokteran serta meningkatkan kesehatan manusia melalui pengembangan interdisipliner yang menggabungkan pendekatan teknik dengan kemajuan ilmu biomedis dan praktik klinis. Bioteknologi/rekayasa biomedis adalah penerapan pendekatan teknis untuk memecahkan masalah masalah medis untuk meningkatkan layanan kesehatan. Disiplin teknik ini berfokus pada penggunaan pengetahuan dan pengalaman untuk menemukan dan memecahkan masalah dalam biologi dan kedokteran.

Bioengineer bekerja untuk kepentingan umat manusia, menangani sistem kehidupan dan menerapkan teknologi canggih untuk memecahkan masalah medis. Spesialis teknik biomedis dapat berpartisipasi dalam pembuatan perangkat dan perlengkapan, dalam pengembangan prosedur baru berdasarkan pengetahuan interdisipliner, dan dalam penelitian yang bertujuan untuk memperoleh informasi baru untuk memecahkan masalah baru.

Di antara pencapaian penting bioteknologi, kita dapat menyebutkan pengembangan sendi buatan, pencitraan resonansi magnetik, alat pacu jantung, artroskopi, angioplasti, prostesis kulit yang direkayasa secara biologis, dialisis ginjal, mesin jantung-paru. Selain itu, salah satu bidang utama penelitian bioteknologi adalah penggunaan metode pemodelan komputer untuk membuat protein dengan sifat baru, serta memodelkan interaksi berbagai senyawa dengan reseptor seluler untuk mengembangkan obat-obatan baru (“desain obat”).

Biomedis

Cabang kedokteran yang mempelajari dari sudut pandang teoritis tubuh manusia, struktur dan fungsinya dalam kondisi normal dan patologis, kondisi patologis, metode diagnosis, koreksi dan pengobatannya. Biomedis mencakup akumulasi pengetahuan dan penelitian, pada tingkat yang lebih besar atau lebih kecil, umum dalam bidang kedokteran, kedokteran hewan, kedokteran gigi dan ilmu biologi dasar, seperti kimia, kimia biologis, biologi, histologi, genetika, embriologi, anatomi, fisiologi, patologi, teknik biomedis, zoologi, botani dan mikrobiologi.

Memantau, mengoreksi, merekayasa, dan mengendalikan sistem biologis manusia pada tingkat molekuler menggunakan perangkat nano dan struktur nano. Sejumlah teknologi untuk industri nanomedis telah diciptakan di dunia. Ini termasuk pengiriman obat yang ditargetkan ke sel yang sakit, laboratorium pada sebuah chip, dan agen bakterisida baru.

Biofarmakologi

Cabang farmakologi yang mempelajari efek fisiologis yang dihasilkan oleh zat yang berasal dari biologi dan bioteknologi. Padahal, biofarmakologi merupakan buah perpaduan dua ilmu tradisional - bioteknologi, yaitu cabangnya yang disebut “merah”, bioteknologi kedokteran, dan farmakologi, yang sebelumnya hanya tertarik pada obat dengan berat molekul rendah. bahan kimia, sebagai akibat dari kepentingan bersama.

Objek penelitian biofarmakologi adalah kajian tentang biofarmasi, perencanaan produksinya, pengorganisasian produksi. Agen terapeutik biofarmakologis dan sarana pencegahan penyakit diperoleh dengan menggunakan sistem biologis hidup, jaringan organisme dan turunannya, dengan menggunakan bioteknologi, yaitu bahan obat yang berasal dari biologi dan bioteknologi.

Bioinformatika

Seperangkat metode dan pendekatan, termasuk:

1. metode matematika analisis komputer dalam genomik komparatif (genomik bioinformatika);
2. pengembangan algoritma dan program untuk memprediksi struktur spasial protein (bioinformatika struktural);
3. penelitian tentang strategi, metodologi komputasi yang tepat, dan pengelolaan keseluruhan kompleksitas informasi sistem biologis.

Bioinformatika menggunakan metode matematika terapan, statistik dan ilmu komputer. Bioinformatika digunakan dalam biokimia, biofisika, ekologi dan bidang lainnya.

Bionik

Ilmu terapan tentang penerapan dalam perangkat teknis dan sistem prinsip-prinsip organisasi, sifat-sifat, fungsi dan struktur satwa liar, yaitu bentuk-bentuk makhluk hidup di alam dan analogi industrinya. Sederhananya, bionik adalah kombinasi antara biologi dan teknologi. Bionics melihat biologi dan teknologi dari sudut pandang yang benar-benar baru, menjelaskan persamaan dan perbedaan yang ada pada alam dan teknologi.

Membedakan:

• bionik biologis, yang mempelajari proses yang terjadi dalam sistem biologis;
• bionik teoretis yang dibangun model matematika proses-proses ini;
• bionik teknis, yang menerapkan model bionik teoretis untuk memecahkan masalah teknik.

Bionics erat kaitannya dengan biologi, fisika, kimia, sibernetika dan ilmu teknik: elektronika, navigasi, komunikasi, ilmu kelautan dan lain-lain.

Bioremediasi

Seperangkat metode untuk memurnikan air, tanah, dan atmosfer menggunakan potensi metabolisme objek biologis - tumbuhan, jamur, serangga, cacing, dan organisme lainnya.

Kloning

Kemunculan secara alami atau produksi beberapa organisme yang identik secara genetik melalui reproduksi aseksual (termasuk vegetatif). Istilah “kloning” dalam pengertian yang sama sering digunakan dalam kaitannya dengan sel organisme multiseluler. Kloning juga disebut memperoleh beberapa salinan identik dari molekul herediter (kloning molekul). Terakhir, kloning juga sering disebut sebagai metode bioteknologi yang digunakan untuk menghasilkan klon organisme, sel, atau molekul secara artifisial. Sekelompok organisme atau sel yang identik secara genetik adalah klon.

Rekayasa genetika

Inti dari rekayasa genetika adalah penciptaan gen buatan dengan sifat-sifat yang diinginkan dan pengenalannya ke dalam sel yang sesuai. Transfer gen dilakukan oleh vektor (DNA rekombinan) - molekul DNA khusus yang dibuat dari DNA virus atau plasmid, yang berisi gen yang diinginkan, mengangkutnya ke dalam sel dan memastikan integrasinya ke dalam peralatan genetik sel.

Untuk menandai sel organisme tertentu dalam studi genetika molekuler, digunakan gen GFP yang diisolasi dari ubur-ubur. Ini menyediakan sintesis protein fluoresen, yang bersinar dalam gelap.

Rekayasa genetika banyak digunakan baik dalam penelitian ilmiah maupun metode pemuliaan terbaru.

Bioteknologi adalah seperangkat metode industri yang digunakan untuk menghasilkan berbagai zat dengan menggunakan organisme hidup, proses atau fenomena biologis. Bioteknologi tradisional didasarkan pada fenomena fermentasi - penggunaan enzim mikroba dalam proses produksi. Rekayasa seluler adalah cabang bioteknologi yang mengembangkan dan menggunakan teknologi untuk mengolah sel dan jaringan di luar tubuh dalam kondisi buatan. Rekayasa genetika adalah cabang bioteknologi yang mengembangkan dan menggunakan teknologi untuk mengisolasi gen dari organisme dan sel individu, memodifikasinya, dan memasukkannya ke dalam sel atau organisme lain.

Beberapa aspek etika dan hukum penggunaan metode bioteknologi

Etika adalah doktrin moralitas, yang menurutnya keutamaan utama adalah kemampuan menemukan jalan tengah antara dua ekstrem. Ilmu ini didirikan oleh Aristoteles.

Bioetika adalah bagian dari etika yang mempelajari sisi moral aktivitas manusia dalam bidang kedokteran dan biologi. Istilah ini dikemukakan oleh V.R. Potter pada tahun 1969

Dalam arti sempit, bioetika mengacu pada serangkaian masalah etika dalam bidang kedokteran. Dalam arti luas, bioetika mengacu pada studi tentang masalah sosial, lingkungan, medis dan sosial-hukum yang mempengaruhi tidak hanya manusia, tetapi juga organisme hidup yang termasuk dalam ekosistem. Artinya, mempunyai orientasi filosofis, mengevaluasi hasil pengembangan teknologi dan gagasan baru di bidang kedokteran, bioteknologi dan biologi secara umum.

Metode bioteknologi modern memiliki potensi yang begitu kuat dan belum sepenuhnya dieksplorasi sehingga penggunaannya secara luas hanya mungkin dilakukan dengan kepatuhan yang ketat standar etika. Prinsip moral yang ada dalam masyarakat mewajibkan kita untuk mencari kompromi antara kepentingan masyarakat dan individu. Terlebih lagi, kepentingan individu saat ini ditempatkan di atas kepentingan masyarakat. Oleh karena itu, kepatuhan dan pengembangan lebih lanjut terhadap standar etika di bidang ini harus ditujukan, pertama-tama, untuk sepenuhnya melindungi kepentingan manusia.

Implementasi massal di praktek medis dan komersialisasi teknologi-teknologi baru yang fundamental di bidang rekayasa genetika dan kloning, juga menyebabkan perlunya menciptakan kerangka hukum yang tepat yang mengatur semua aspek hukum kegiatan di bidang-bidang tersebut.

Mari kita membahas bidang-bidang penelitian bioteknologi yang secara langsung berkaitan dengan tingginya risiko pelanggaran hak-hak individu dan menyebabkan perdebatan paling sengit mengenai penggunaannya secara luas: transplantasi organ dan sel untuk tujuan terapeutik dan kloning.

DI DALAM tahun terakhir Ada peningkatan tajam dalam minat terhadap studi dan penggunaan sel induk embrio manusia dalam biomedis dan teknik kloning untuk tujuan memperolehnya. Seperti diketahui, sel induk embrio mampu bertransformasi menjadi berbagai jenis sel dan jaringan (hematopoietik, reproduksi, otot, saraf, dll). Mereka ternyata menjanjikan untuk digunakan dalam terapi gen, transplantasi, hematologi, kedokteran hewan, farmakotoksikologi, pengujian obat, dll.

Sel-sel ini diisolasi dari embrio manusia dan janin perkembangan 5-8 minggu yang diperoleh selama penghentian kehamilan secara medis (akibat aborsi), yang menimbulkan banyak pertanyaan mengenai legalitas etika dan hukum dalam melakukan penelitian terhadap embrio manusia, antara lain sebagai berikut. :

• betapa perlu dan dibenarkannya Penelitian ilmiah pada sel induk embrio manusia?
• Bolehkah memusnahkan demi kemajuan ilmu kedokteran? kehidupan manusia dan seberapa bermoralnya hal ini?
• Apakah kerangka hukum sudah cukup berkembang untuk penggunaan teknologi ini?

Di sejumlah negara, penelitian apapun tentang embrio dilarang (misalnya, di Austria, Jerman). Di Perancis, hak-hak embrio dilindungi sejak saat pembuahan. Di Inggris, Kanada dan Australia, meskipun pembuatan embrio untuk tujuan penelitian tidak dilarang, sistem perundang-undangan telah dikembangkan untuk mengatur dan mengendalikan penelitian tersebut.

Di Rusia, situasi di bidang ini sangat tidak pasti: kegiatan penelitian dan penggunaan sel induk tidak diatur secara memadai, dan masih terdapat kesenjangan yang signifikan dalam undang-undang yang menghambat pengembangan bidang ini. Mengenai kloning, pada tahun 2002, undang-undang federal memperkenalkan larangan sementara (5 tahun) terhadap kloning manusia, namun larangan tersebut berakhir pada tahun 2007, dan permasalahannya tetap terbuka.

Pasar bioteknologi

TI memiliki lebih banyak kesamaan dengan bioteknologi modern daripada yang terlihat pada pandangan pertama. Teknologi Informasi tidak muncul dengan sendirinya; perkembangannya didahului oleh penemuan-penemuan mendasar dalam fisika, fisika material, matematika komputasi, dan sibernetika. Akibatnya, saat ini TI adalah bidang “startup yang mudah”, di mana sangat sedikit waktu berlalu dari munculnya ide hingga menghasilkan keuntungan, dan hanya sedikit orang yang memikirkan pekerjaan yang telah dilakukan hingga saat ini.

Situasi serupa juga terjadi pada bioteknologi, saat ini kita masih berada pada tahap awal, ketika alat dan program masih dikembangkan. Bioteknologi sedang menunggu kemunculan "komputer pribadi" mereka, hanya saja dalam kasus kami ini tidak akan menjadi perangkat massal yang dapat dimengerti - kita berbicara lebih banyak tentang seperangkat alat yang efektif dan murah.

Kita dapat mengatakan bahwa situasinya sekarang mirip dengan apa yang terjadi pada tahun 1990an di bidang TI. Teknologi masih berkembang dan harganya cukup mahal. Misalnya, pengurutan lengkap seseorang berharga $1000. Harga ini jauh lebih murah dibandingkan harga Proyek Genom Manusia sebesar $3,3 miliar, namun masih sangat mahal bagi rata-rata orang, dan penerapannya untuk diagnostik klinis dalam skala luas belum memungkinkan. Untuk melakukan hal ini, teknologi perlu menurunkan harga sebanyak 10 kali lipat dan meningkatkan sifat teknis sedemikian rupa sehingga kesalahan pengurutan dapat diratakan. Tidak ada proyek bioteknologi sekuat Facebook, tetapi Illumina, Oxford Nanopore, Roche semuanya adalah perusahaan yang sangat sukses, yang aktivitasnya sering kali mirip dengan Google, yang membeli perusahaan rintisan yang menarik. Nanopore, misalnya, menjadi miliarder bahkan sebelum mereka memasuki pasar, berkat kombinasi ide awal yang baik, manajemen, dan keberhasilan dalam menggalang dana.

Saat ini, bioteknologi juga merupakan pasar data besar, dan hal ini sejalan dengan TI, yang dalam hal ini berfungsi sebagai semacam alat untuk bioteknologi yang lebih besar dan kompleks. Perusahaan seperti Editas Medicine (salah satu pencipta teknologi pengeditan genom CRISPR/Cas9 yang terkenal) telah membuat IP mereka berdasarkan hasil pengurutan data genom bakteri dari sumber terbuka. Mereka bukanlah orang pertama yang memperoleh manfaat dari akumulasi informasi, mereka bahkan bukan orang pertama yang menemukan prinsip pengoperasian klaster CRISPR, namun Editas Medicine-lah yang menciptakan produk bioteknologi tersebut. Saat ini perusahaan tersebut bernilai lebih dari $1 miliar.

Dan ini bukan satu-satunya bisnis yang akan muncul dari analisis data yang ada. Selain itu, tidak dapat dikatakan bahwa ada antrian untuk data seperti itu - sudah ada lebih banyak data daripada yang dapat dianalisis, dan akan ada lebih banyak lagi, karena para ilmuwan tidak berhenti melakukan pengurutan. Sayangnya, metode analisis masih belum sempurna, sehingga tidak semua orang mampu mengubah data menjadi produk bernilai miliaran dolar. Namun jika kita memperkirakan laju perkembangan alat analisis (petunjuk: sangat cepat), tidak sulit untuk memahami bahwa di masa depan akan lebih banyak perusahaan yang memperhatikan sesuatu yang menarik dalam data genom besar.

Bisakah Rusia menjadi negara bioteknologi?

Masalah utama bioteknologi di Rusia bukanlah larangan GMO, seperti yang dipikirkan banyak orang, tetapi banyaknya hambatan birokrasi. Fakta ini juga dicatat di pemerintahan. Namun hambatan pun bisa disesuaikan. Selama 26 tahun terakhir, kita telah berkembang di bawah tekanan reformasi, perubahan aturan main yang terus-menerus, dan bisnis membutuhkan stabilitas dan keyakinan bahwa tidak akan terjadi guncangan.

Jika bioteknologi Rusia tidak diganggu, mereka akan mulai berkembang. Saya juga ingin mencatat bahwa keinginan yang tidak dipikirkan untuk membantu, investasi negara yang dianggap buruk, pada kenyataannya, mengarah pada hasil sebaliknya - subsidi mengajarkan perusahaan bahwa mereka akan terus didukung oleh negara. Praktek menunjukkan bahwa perusahaan dengan investasi negara menjadi tidak efektif. Persaingan yang sehat diperlukan di mana-mana, sehingga kontribusi awal tidak boleh datang dari negara, tetapi dari dunia usaha yang harus merasa percaya diri di masa depan, sesuatu yang masih menjadi kendala kita.

Hal yang paling benar bagi negara adalah berinvestasi dalam menciptakan lingkungan yang optimal bagi bioteknologi. Kita memiliki pikiran dan orang-orang yang memiliki energi dan keinginan untuk mencipta - penting untuk tidak membiarkan keinginan ini sia-sia.

Saat ini bioteknologi berada dalam fase pertumbuhan yang intensif, namun sudah dapat dibayangkan vektor perkembangannya. Bagaimanapun, makna sebenarnya dari teknologi tidak akan berubah, sama seperti ia tidak berubah setelah munculnya komputer: gagasannya pada tahun 1951 tidak jauh berbeda dengan gagasan di balik komputer modern. Hanya fungsionalitas dan performa yang berbeda secara signifikan. Hal yang sama akan terjadi dengan bioteknologi, dan pendorong perkembangannya bahkan lebih jelas lagi - ini adalah keinginan abadi manusia untuk sehat dan berumur panjang, tanpa mematuhi semua peraturan. aturan yang rumit citra sehat kehidupan. Oleh karena itu, dalam waktu dekat kita akan melihat kebangkitan bioteknologi, dan pada akhirnya ini merupakan kabar baik bagi seluruh umat manusia.

“Bioteknologi akan menjadi industri utama abad ke-21,” kata pendiri perusahaan baru Twist Bioscience (San Francisco, AS). Fasilitas tersebut baru-baru ini mendapatkan dana hampir $31 juta untuk menciptakan perangkat otomatis yang sangat efisien untuk menghasilkan DNA sintetis. Peralatan tersebut harus melebihi peralatan modern sebanyak seratus kali lipat dalam hal efisiensi. Kami sangat tertarik untuk mengimplementasikan proyek yang dideklarasikan industri kimia, pertanian dan farmasi.

Bioteknologi

Bahan biologis, khususnya gen, menjadi produk komersial yang dipesan dari pemasok khusus. Beberapa perusahaan teknologi tinggi yang tersedia dapat mensintesis hampir semua kombinasi gen untuk memenuhi kebutuhan klien mana pun. Namun, keadaan industri saat ini dapat diubah secara radikal melalui perkembangan inovatif dari startup California, Twist Bioscience.

Pekan lalu, perusahaan tersebut kembali berbicara tentang keberhasilan menarik investasi modal ventura senilai $26 juta untuk menerapkan teknologi sintesis gen. Twist Bioscience didukung oleh Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) pemerintah AS dengan kontrak senilai hampir $5 juta.

“Hanya dalam 10 bulan kami telah membentuk tim peneliti dan manajemen kelas tinggi dan membuat prototipe pelat silikon dengan 10 ribu “soket”, yang diperlukan untuk produksi DNA sintetis, kata Emily Leprus, CEO institusi. “Kami akan menawarkan produk dan layanan pertama pada akhir tahun 2015.”

Penyintesis gen masa depan akan berukuran 1,8 x 1,8 m. Bagian kuncinya, “jantung” perangkat ini, adalah pelat silikon. Pada awalnya, akan ada satu bagian seperti itu untuk setiap mobil. Saat ini sebagian besar terbuat dari plastik dengan ukuran 8x12 cm, masing-masing memiliki 96 soket berbentuk kerucut. Twist Bioscience akan membuatnya dari silikon dan mengecilkannya hingga seukuran prangko. Selain itu, pada masing-masing sel yang disebut, 96 bagian mikroskopis serupa lainnya akan ditempatkan, yaitu, hanya pada satu papan akan ada lebih dari 9 ribu tautan.

Catatan untuk pembaca: Jika Anda membutuhkan pembibitan pohon dan semak, hubungi spesialis di situs web zm-plants.ru. Saya yakin Anda akan puas dengan kerja sama yang saling menguntungkan!

Dibandingkan dengan sampel modern, peralatan Twist Bioscience akan menghasilkan materi genetik seratus kali lebih efisien dan dengan biaya yang jauh lebih rendah. “Yang kami lakukan adalah membangun proses produksi, yang dengannya Anda dapat dengan cepat dan murah mensintesis sejumlah besar gen dengan kualitas sangat tinggi,” kata Emily Leprus. “Kami tidak mencari kemewahan, kami mencari keandalan.”

Peneliti membuat keputusan untuk memulai proyek bersama rekan-rekannya: Bill Banyai dan Bill Peck. “Adalah di luar kemampuan satu orang untuk membentuk 10 ribu gen berbeda. Dibutuhkan banyak waktu untuk memproduksinya. Dibutuhkan waktu berminggu-minggu atau bahkan berbulan-bulan untuk membuat DNA lengkap,” jelas Leproust.

Mengingat keadaan seperti itu, dianggap perlu untuk memperluas kemungkinan sintesis gen secara simultan; membuat alat yang dapat mengontrol pemompaan cairan dan lainnya proses teknologi. Wafer silikon akan diproduksi dengan peralatan yang sama yang digunakan dalam industri elektronik; itu sudah ada di pasaran dan harganya relatif murah.

Rencana masa depan: mempekerjakan 80 karyawan, termasuk spesialis di bidang ilmu komputer, rekayasa perangkat lunak, kimia, biokimia, pemasaran, dll. Pekerjaan sedang dilakukan pada pembuatan penyintesis gen dan perangkat lunak - keduanya akan memungkinkan kita untuk sepenuhnya mengotomatiskan proses produksi gen.

Jika berhasil, Twist Bioscience dapat mengandalkan klien dari berbagai industri: kimia, pertanian, dan diagnostik. Peralatan perusahaan akan memungkinkan produksi mikroba hasil rekayasa genetika yang mampu menghasilkan amonium dari nitrogen di udara. Berkat teknologi ini, tidak perlu lagi menyuburkan lahan. Sintesis gen baru dapat mempercepat munculnya teknologi pembuatan plastik dari biomassa, yang secara signifikan akan mengurangi kebutuhan minyak. Selain itu, Twist Bioscience dapat membuat vaksin dan obat-obatan yang dipersonalisasi menjadi lebih mudah dan murah.

Menurut Emily Leprous, bioteknologi akan menjadi industri utama abad kedua puluh, karena dengan bantuannya dunia dapat diberi makan, diberi energi, dan menjadi lebih sehat. “Tanaman dan mikroba akan menyelamatkan dunia. Dari merekalah kami mendapat makanan dan kesehatan.”

Awalnya Twist Bioscience akan memusatkan produksinya di San Francisco, namun nantinya berencana untuk go global dan membuat pusat produksi di Eropa dan Asia.

»

Negara-negara maju sangat tertarik pada pelestarian lingkungan. Mereka tahu betul betapa besarnya penderitaan yang dialami alam akibat aktivitas manusia, dan mereka memahami bahwa jika areal diperluas, maka gangguan yang ditimbulkan akan semakin besar. Mungkin saja negara-negara tersebut

dapat melipatgandakan produksi pangan di wilayah yang sama tanpa rekayasa genetika, menggunakan berbagai bahan kimia pertanian dan metode pemuliaan yang paling canggih.

Negara-negara berkembang dan negara-negara dengan perekonomian dalam transisi berupaya mencapai kemandirian pangan. Mereka ingin memproduksi pangan sendiri dan tidak bergantung pada orang lain, karena pangan mungkin merupakan senjata politik paling tangguh di dunia modern. Untuk melipatgandakan produksi pangan di negara-negara ini, tidak mungkin dilakukan tanpa teknologi dan pengetahuan baru tentang gen yang menentukan hasil dan sifat konsumen penting lainnya dari tanaman pertanian utama, dan upaya serius juga harus dilakukan untuk meningkatkan produksi pangan mereka. properti. Dengan kata lain, kita harus “bergantung” pada varietas transgenik atau hasil rekayasa genetika (GM).

Genom tanaman mempunyai potensi yang besar, termasuk untuk meningkatkan produktivitas. Ini adalah aspek penting yang tidak diperhitungkan oleh “kaum hijau”. Mereka percaya bahwa produktivitas pertanian di negara-negara berkembang dan negara-negara dengan perekonomian dalam transisi bergantung pada kondisi sosial dan ekonomi, yang sulit untuk tidak disetujui, namun mereka tidak memperhitungkan bahwa saat ini hal tersebut tidak lagi cukup untuk meningkatkan produktivitas dan diperlukan teknologi baru. . Hanya hal-hal tersebut yang akan memungkinkan kita untuk lebih dekat dengan pertanian berkelanjutan, industri berkelanjutan dan, dengan demikian, lingkungan yang berkelanjutan (penyembuhan diri).

Seperti diketahui, pada abad ke-19. Bahkan di negara-negara paling maju pun terdapat protes terhadap penggunaan pekerja anak, upah rendah, dan hari kerja 12 jam. Namun saat ini kami memahami betul bahwa perubahan nyata terjadi bukan karena pidato-pidato ini, melainkan karena penggunaan teknologi baru yang lebih efisien dalam industri. Jadi, jika kita ingin perubahan, kita harus menggunakan ilmu pengetahuan untuk membantu.

Gulma yang sama sekali tidak mencolok dengan nama Latin yang keras Arabidopsis thaliana turun dalam sejarah dengan menjadi tanaman pertama yang kode genetiknya diuraikan. Dan pada akhir tahun 2001, genom padi dipublikasikan. Beberapa fitur menarik dari hasil ini patut diperhatikan:

kelimpahan gen - jumlahnya hampir sama banyaknya dengan genom mamalia;

regulasi aktivitas gen yang tidak biasa - jumlah faktor yang mempengaruhinya mencapai 1800 (lebih banyak daripada nematoda, ragi, dan Drosophila);

dalam beberapa kasus, fungsi gen individu jauh lebih jelas dibandingkan yang lain (mungkin inilah cara tanaman beradaptasi terhadap stres, sehingga secara nyata mengubah metabolismenya);

Arabidopsis tidak dikenal sebagai tanaman yang mensintesis alkaloid atau terpenoid, tetapi banyak jalur metabolisme yang terkait dengan metabolit sekunder tersebut ditemukan dalam genomnya (untuk industri kimia dan farmasi, pengetahuan tentang jalur metabolisme seperti itu sulit untuk ditaksir terlalu tinggi, terlebih lagi, tampaknya hal ini akan terjadi. mengarah pada penciptaan industri industri baru);

Sekali lagi kita harus menghadapi masalah mendasar mengenai tingginya konservasi gen dalam evolusi - sungguh mengejutkan betapa miripnya, misalnya, gen tanaman dan mamalia.

Selain itu, hal ini memungkinkan untuk menilai jalur evolusi dengan membandingkan genom berbagai organisme. Melihat betapa miripnya gen dan merenungkan konservatisme evolusi, Anda memahami bahwa hanya ada satu konsep pengorganisasian makhluk hidup - filosofi kehidupan secara umum, sehingga tidak ada yang tidak wajar dalam perpindahan gen dari satu organisme ke organisme. lain.