Hvad er syntetisk genomik?
Syntetisk genomik er et felt inden for biokemi, der fokuserer på skabelsen af genomet - den komplette samling af en organismes genetiske eller arvelige information, der er nødvendig for, at den organisme kan opretholde livet. Genomet til en organisme består af deoxyribonukleinsyre (DNA) molekyler, der danner en kode. Dele af denne kode, kaldet gener, kontrollerer oprettelsen og interaktioner af proteiner i organismenes celler, hvilket tillader organismen at fungere. I syntetisk genomik manipulerer og genskaber forskere genomer til forskningsformål eller til praktiske anvendelser inden for medicin og biobrændstoffremstilling.
DNA består af gentagne strukturelle enheder kaldet nukleotider, som danner basepar og skaber de mønstre, der udgør den genetiske kode. Nukleotider og DNA-sekvenser fremstilles kunstigt til en række biokemiske anvendelser, men syntetisk genomik er en mere involveret proces. For at skabe et funktionelt syntetisk genom, skal det naturlige genom kendes fuldstændigt og enten replikeres nøjagtigt eller modificeres på en sådan måde, at ingen afgørende funktioner påvirkes.
I 2010 skabte et forskerteam med base på J. Craig Venter-instituttet i Rockville, Maryland det første syntetiske bakterie genom. Bakterien, Mycoplasma mycoides, har et genom, der består af en million basepar. Holdet var i stand til at replikere bakteriens naturlige genom ved hjælp af syntetisk producerede nukleotider og introducere det syntetiske genom i en anden bakteries celle og erstatte bakteriens DNA med det syntetiske Mycoplasma mycoides DNA. Med det nye genom på plads, begyndte cellen at fungere som en normal Mycoplasma mycoides-celle, med alle dens funktioner intakt.
Komplikationer ved syntese af et genom kan let opstå på grund af kompleksiteten af de involverede systemer. For eksempel, hvis et basepar ikke er på plads eller mangler, fungerer cellen muligvis ikke overhovedet. Tilsvarende skal de biokemiske processer, hvormed cellen læser og implementerer informationen i DNA'et, og de kemiske interaktioner mellem celleomgivelserne og DNA'et, være korrekte.
Syntetisk genomik-teknologi kan tilpasses industrielle og kommercielle anvendelser, såsom produktion af biobrændstof. Fra 2011 undersøger nogle virksomheder muligheden for at skabe syntetiske alger, der er mere effektive end naturligt forekommende alger ved indfangning og forarbejdning af kuldioxid til anvendelige stoffer. Mange forskere mener, at ingeniøralger på denne måde kan gøre produktionen af biobrændstof mere omkostningseffektiv og kommercielt bæredygtig.
Andre projekter inden for syntetisk genomik involverer kun syntese af en del af et genom til at modificere en organisme til brug i en industriel eller videnskabelig kapacitet. Et eksempel er ændring af plantegenomerne for at gøre afgrøder mere modstandsdygtige over for tørke eller skadedyr. I medicin kan mikrober genetisk ændres for at fungere som retsmidler mod visse sygdomme eller hjælpe med genterapi.