Կենսաբանության հազարամյակի խնդիրները. գիտության համար տասներկու կոնկրետ թիրախ

Edison Scientific-ը և FutureHouse-ը հրապարակել են կենսաբանության տասներկու բաց խնդիրների աշխատանքային կատալոգ՝ որպես ոլորտի համար կոնկրետ և ստուգելի թիրախներ։ Ցանկը միավորում է վաղեմի հարցեր՝ լաբորատորիայում կյանքի առաջացումից մինչև չափահաս կաթնասունների մոտ վերջույթների վերականգնում, և յուրաքանչյուրի համար սահմանում է, թե որ չափումները կհամարվեն լուծում։ Էջում նշված են Sam Rodriques-ը և Michaela Hinks-ը։

Նախնադարյան արգանակից մինչև սառեցված մկներ

Առաջին խնդիրը պահանջում է ինքնավերարտադրվող, ՌՆԹ- և սպիտակուցային հիմքով բջիջների անօգնական առաջացում հավանական նախնադարյան արգանակից և էներգիայի հավանական աղբյուրից։ Բջիջը կարող է լինել սահմանված եզրագծով ցանկացած բաժանմունք, սակայն պետք է ավելացնի իր քանակը առնվազն 10⁶ անգամ՝ մոտավորապես քսան սերունդ, և նրա բաժանումը պետք է հնարավոր լինի անվերջ շարունակել։ Ժառանգական տեղեկատվությունը նուկլեինաթթուների կամ պոլիպեպտիդների տեսքով պահելը խիստ նախընտրելի է։

Երկրորդ խնդիրը կրիոպահպանումն է՝ ողջ, անվնաս, վայրի տիպի չափահաս մկների ամբողջ մարմնի սառեցված կամ վիտրիֆիկացված վիճակի շրջելիությունը։ Կենդանիները պետք է սառեցված մնան առնվազն 24 ժամ, վերականգնվեն 99%-ից բարձր կենսունակությամբ և առանց օրգանների մշտական վնասվածքի։ Սոմատիկ գենային ինժեներիան ոչ խրախուսելի է, բայց թույլատրված, և բոլոր փորձերը պահանջում են էթիկական հաստատում։ Հաջորդ կետերի թվում է անդամահատված վերջույթի վերականգնումը չափահաս վայրի տիպի մկների մոտ՝ շարժիչ և զգայական ֆունկցիայով, որը չի տարբերվում վերահսկիչ խմբից։

Մոլեկուլային գործիքներ և վերագրված կոդեր

Մի քանի խնդիր ուղղված է բջջի մեքենայությանը։ «Հակադարձ տրանսլատազան» պետք է կարդա չնշագրված պոլիպեպտիդ և սինթեզի նրա մնացորդների հաջորդականությունը կոդավորող նուկլեինաթթվի շղթա՝ առնվազն 90% ճշգրտությամբ՝ 100 նախապես գրանցված պեպտիդների վրա։ «Քառապատիկ բջիջը» կկոդավորի ամեն սպիտակուց, այդ թվում՝ սեփական թարգմանության ապարատը, չորս հիմքով կոդոններով։ Այլ թիրախների թվում են Rubisco-ն, որի ածխաթթու գազի նկատմամբ սպեցիֆիկությունը գերազանցում է Galdieria partita-ի ցուցանիշը, իսկ շրջանառությունը համապատասխանում է եգիպտացորենին, 3′→5′ պոլիմերազների ամբողջական հավաքածուն և նիտրոգենազա՝ առանց հայտնի ընտանիքների հետ հոմոլոգիայի։

Կատալոգը հասնում է նաև բժշկությանը. վարակիչ AAV-ի և լենտիվիրուսի արտադրությունը բակտերիաներում, պրոտեազների ձևավորումը, որոնք կտրում են կույր (blinded) տեղամաս ծալված էնդոգեն սպիտակուցում, և սպիտակուցային կապիչներ, որոնք մտնում են բջիջ ու կապվում ներբջջային թիրախներին դեղաբանական կոնցենտրացիաներում։ Սպիտակուցի ամպլիֆիկացիան և ծրագրավորվող պրոտեազները այն խնդիրների թվում են, որտեղ թույլատրվում է մասնակի հաջողություն։

Ինչու է այս շրջանակը կարևոր

Յուրաքանչյուր կետ ինքն է սահմանում հաջողության չափանիշները, ժամկետներն ու ստուգման կանոնները. ձևավորումները պետք է ներկայացվեն թիրախների գրանցումից 24 ժամվա ընթացքում, սքրինինգը և թիրախային էվոլյուցիան արգելված են, իսկ վերականգնման արդյունքները գնահատում են կույր դիտորդները։ Մի քանի խնդիր թույլ տարբերակները համարում է մասնակի հաջողություն։ Արդյունքը ցանկությունների ցուցակից ավելի շուտ չափանիշ է՝ հարց, թե ինչ կարելի է իրականում ստիպել անել կենսաբանությանը։