Hva er syntetisk genomikk?

Syntetisk genomikk er et felt for biokjemi med fokus på opprettelsen av genomet - den komplette samlingen av en organisms genetiske, eller arvelige informasjon som er nødvendig for at organismen skal opprettholde livet. Genomet til en organisme består av deoksyribonukleinsyre (DNA) molekyler som danner en kode. Deler av denne koden, kalt gener, kontrollerer skapelsen og interaksjonene mellom proteiner i organismens celler, slik at organismen kan fungere. I syntetisk genomikk manipulerer forskere og gjenskaper genom til forskningsformål eller for praktiske anvendelser innen medisin og biodrivstoffproduksjon.

DNA består av gjentatte strukturelle enheter som kalles nukleotider, som danner basepar og lager mønstrene som utgjør den genetiske koden. Nukleotider og DNA -sekvenser produseres kunstig for en rekke biokjemiske anvendelser, men syntetisk genomikk er en mer involvert prosess. For å skape et funksjonelt syntetisk genom, det naturlige genom MUST være kjent i sin helhet og enten replisert nøyaktig eller modifisert på en slik måte at ingen avgjørende funksjoner påvirkes.

I 2010 opprettet et forskerteam med base ved J. Craig Venters Institute i Rockville, Maryland det første syntetiske bakteriegenomet. Bakterien, Mycoplasma Mycoides, har et genom bestående av en million basepar. Teamet var i stand til å gjenskape bakterienes naturlige genom ved bruk av syntetisk produserte nukleotider og introdusere det syntetiske genomet i en annen bakteriecelle, og erstattet at bakterienes DNA med det syntetiske mycoplasma mycoides DNA. Med det nye genomet på plass, begynte cellen å fungere som en normal mycoplasma mycoides -cell, med alle funksjonene intakte.

Komplikasjoner i syntetisering av et genom kan lett oppstå på grunn av kompleksiteten i de involverte systemene. For eksempel, hvis ett basepar er malplassert eller mangler, kan det hende at cellen ikke function i det hele tatt. Tilsvarende må de biokjemiske prosessene som cellen leser og implementerer informasjonen i DNA, og de kjemiske interaksjonene til cellemiljøet med DNA, være riktig.

Syntetisk genomikkteknologi kan tilpasses industrielle og kommersielle applikasjoner, for eksempel produksjon av biodrivstoff. Fra 2011 forsker noen selskaper muligheten for å lage syntetiske alger som er mer effektive enn naturlig forekommende alger ved fangst og prosessering av karbondioksid til brukbare stoffer. Mange forskere mener at ingeniøralger på denne måten kan gjøre produksjonen av biodrivstoff mer kostnadseffektiv og kommersielt levedyktig.

Andre prosjekter i syntetisk genomikk involverer bare å syntetisere en del av et genom for å endre en organisme for bruk i en industriell eller vitenskapelig kapasitet. Et eksempel er modifisering av plantegenomer for å gjøre avlinger mer motstandsdyktige mot tørke eller skadedyr. I medisin kan mikrober bli genetisk endret tilfungere som rettsmidler for visse sykdommer eller bistå i genterapi.