Vad är syntetisk genomik?
Syntetisk genomik är ett område inom biokemi som fokuserar på skapandet av genomet - den kompletta sammansättningen av en organisms genetiska eller ärftliga information som är nödvändig för att organismen ska kunna upprätthålla livet. En organisms genom består av deoxiribonukleinsyramolekyler (DNA) som bildar en kod. Delar av denna kod, kallade gener, kontrollerar skapandet och interaktioner av proteiner i organismens celler, vilket gör att organismen kan fungera. Inom syntetisk genomik manipulerar och återskapar forskare genom för forskningsändamål eller för praktiska tillämpningar inom medicin och biobränsletillverkning.
DNA består av upprepande strukturella enheter som kallas nukleotider, som bildar baspar och skapar mönster som utgör den genetiska koden. Nukleotider och DNA-sekvenser tillverkas artificiellt för en mängd olika biokemiska tillämpningar, men syntetisk genomik är en mer involverad process. För att skapa ett funktionellt syntetiskt genom måste det naturliga genomet vara känt i sin helhet och antingen replikeras exakt eller modifieras på ett sådant sätt att inga avgörande funktioner påverkas.
2010 skapade ett forskarteam baserat på J. Craig Venter Institute i Rockville, Maryland det första syntetiska bakteriegenomet. Bakterien, Mycoplasma mycoides, har ett genom som består av en miljon baspar. Teamet kunde replikera bakteriens naturliga genom med hjälp av syntetiskt producerade nukleotider och introducera det syntetiska genomet i en annan bakteriecell och ersätta den bakteriens DNA med det syntetiska Mycoplasma mycoides DNA. Med det nya genomet på plats började cellen fungera som en normal Mycoplasma mycoidescell, med alla dess funktioner intakt.
Komplikationer vid syntes av ett genom kan lätt uppstå på grund av komplexiteten hos de involverade systemen. Om till exempel ett baspar inte är på plats eller saknas kan det hända att cellen inte fungerar alls. På liknande sätt måste de biokemiska processerna genom vilka cellen läser och implementerar informationen i DNA och de kemiska interaktionerna i cellmiljön med DNA, vara korrekta.
Syntetisk genomics-teknik kan anpassas till industriella och kommersiella tillämpningar, såsom produktion av biobränsle. Från och med 2011 undersöker vissa företag möjligheten att skapa syntetiska alger som är mer effektiva än naturligt förekommande alger vid fångst och bearbetning av koldioxid till användbara ämnen. Många forskare tror att ingenjörsalger på detta sätt kan göra produktion av biobränsle mer kostnadseffektivt och kommersiellt hållbart.
Andra projekt inom syntetisk genomik inbegriper att bara en del av ett genom är syntetiserat för att modifiera en organisme för användning i industriell eller vetenskaplig kapacitet. Ett exempel är modifieringen av växtgenom för att göra grödor mer motståndskraftiga mot torka eller skadedjur. Inom medicin kan mikrober genetiskt förändras för att fungera som botemedel vid vissa sjukdomar eller hjälpa till i genterapi.