Singularity University Notes - Digital կենսաբանություն (7-ը 25-ից)

Raymond McCauley: Թվային կենսաբանություն

Բանախոսը

Ռայմոնդն ուսումնասիրում է, թե ինչպես է կյանքի կիրառման տեխնոլոգիան `կենսաբանություն, գենետիկա, բժշկություն, գյուղատնտեսություն, ազդում մեզանից յուրաքանչյուրի վրա: Նա հայտնի է պատմվածքների և երկրից ցած օրինակներ օգտագործելով` ցույց տալու համար, թե որքան արագ են տեղի ունենում այս փոփոխությունները հենց հիմա:

Ռայմոնդը. Singularity University (http://singularityu.org/) Biotech Track- ի ամբիոնը ՝ Սիլիկոնյան հովտում գործող հետազոտական ​​կենտրոն, որը նվիրված է ցուցահանդեսային տեխնոլոգիաների վերաբերյալ ղեկավարներին վերապատրաստելուն: Համահիմնադիր և BioCurious- ի համահիմնադիր և գլխավոր ճարտարապետ (http://biocurious.org/), biotech- ի հակերային տարածքը, ոչ առևտրային, որտեղ պրոֆեսիոնալ գիտնականները, DIYbio հոբբիստներն ու ձեռներեցները միասին հավաքվում են `կազմելու հաջորդ մեծ բանը: Սիլիկոնային հովտի ավտոտնակ: Այն թիմի մի մասը, որը մշակեց հաջորդ սերնդի ԴՆԹ-ի հաջորդականացումը Illumina- ում, որտեղ նա աշխատում էր բիոինֆորմատիկայի, քաղցկեղի հաջորդականացման և անձնական գենոմիկայի մեջ: Նրա ստեղծագործությունն ու պատմությունը ներկայացվել են Wired, Forbes, Time և բնության մեջ:

Այն, ինչ ես սովորեցի Ռայմոնդից

Բրեդի նման, Ռայմոնդը նաև օգտագործված Prezi- ն է, որը հղում է իր սլայդներին այստեղ

Ռայմոնդը սկսեց ՝ որոշելով կենսատեխնոլոգիայի, թե ինչն է նա համարում Բիոտեխնոլոգիա. Գլոբալ տնտեսության 1/3-ը ՝ դա դեղամիջոցներ, գյուղատնտեսություն, էներգետիկա, արտադրություն և մատակարարման ցանց (բազմաթիվ բնութագրեր են բախվում հստակ տեխնոլոգիական թեմաների, և դա մինչ այժմ պետք է իմաստ ունենա):

Ըստ Raymond- ի, թվային կենսաբանության երեք կտոր կա. ԴՆԹ-ի դասակարգումը, գենետիկական ինժեներիան և գործիքների ժողովրդավարացումը:

Այսպիսով, ինչ է հաջորդականությունը:

Գենոմի հաջորդականացումը ճշգրտում է ԴՆԹ նուկլեոտիդների կամ հիմքերի կարգը գենոմում `օրգանիզմի ԴՆԹ-ն կազմող As, Cs, Gs և Ts կարգը: Մարդու գենոմը կազմված է այս գենետիկ տառերից ավելի քան 3 միլիարդով:

Այսօր ԴՆԹ-ի համադրումը լայնածավալ մասշտաբով `այն մասշտաբը, որն անհրաժեշտ է հավակնոտ նախագծերի համար, ինչպիսիք են ամբողջական գենոմի հաջորդականությունը, - հիմնականում կատարվում է բարձր տեխնոլոգիական մեքենաների միջոցով: Այնքան ժամանակ, երբ ձեր աչքը սկանավորում է տառերի հաջորդականությունը ՝ նախադասություն կարդալու համար, այդ մեքենաներ «կարդում են» ԴՆԹ հիմքերի հաջորդականությունը:

ԴՆԹ հաջորդականությունը, որը կյանքի քիմիական այբուբանից թարգմանվել է մեր գրավոր տառերի այբուբենի, կարող է այսպիսին լինել:

Այսինքն ՝ ԴՆԹ – ի այս հատուկ մասում ադենինին (Ա) հաջորդում է գուանինը (Գ), որին հաջորդում է տիմինը (T), որն էլ իր հերթին հաջորդում է ցիտոզին ©, մեկ այլ ցիտոզին © և այլն: վրա.

Ի՞նչ է գենետիկական ինժեները: Դա օրգանիզմին նոր ԴՆԹ ավելացնելու գործընթաց է:

Երկու տերմինները հասկանալու ձևը. Հաջորդականացումը նկարը նկարելն է, գենետիկական ինժեները փոխում է պատկերը:

Վիքիպեդիայում ասվում է.

«Գենետիկական ճարտարագիտությունը, որը կոչվում է նաև գենետիկ ձևափոխում, կենսատեխնոլոգիայի միջոցով օրգանիզմի գենի ուղղակի մանիպուլյացիա է: Դա մի շարք տեխնոլոգիաներ են, որոնք օգտագործվում են բջիջների գենետիկական դիմահարդարման փոփոխման համար, ներառյալ գեների տեղափոխումը տեսակների սահմաններում և տարածություններում `բարելավված կամ նոր օրգանիզմներ արտադրելու համար: Նոր ԴՆԹ-ն կարող է տեղադրվել հյուրընկալող գենոմում `նախ մեկուսացնելով և պատճենելով հետաքրքրության գենետիկական նյութը` օգտագործելով մոլեկուլային կլոնավորման մեթոդներ `ԴՆԹ-ի հաջորդականություն ստեղծելու համար, կամ ԴՆԹ-ի սինթեզմամբ, այնուհետև տեղադրելով այս կոնստրուկցիան հյուրընկալող օրգանիզմում:"

Գործիքներ և պայմաններ

Biotech- ը նման է եղել իմ աշխարհում շատ «սև արկղերի»: Դա այն անսովոր անծանոթներն են, որոնց մասին ես պարզապես չեմ կարող իմանալ: Ես գտել եմ, որ բաց սև արկղերը կոտրելը, թերևս, իմ հանդիպած ժամանակի լավագույն օգտագործումն է: Biotech- ի զրույցում ներդրված առաջին գործիքը DNA Micro Arrays- ն էր: Սա, ըստ էության, Biochip է: Այս տերմինը լայնորեն բացատրվում է համացանցում, միկրոավտոբուս բացատրող ավելի լավ պատկերներից մեկը տեղադրված է ստորև:

Ներկայացված ամենաօգտակար և սպառողական առջև ծառացած գործիքը 23andMe էր: Այս ընկերությունը կօգնի ձեզ որոշել, թե ինչ է ասում ձեր ԴՆԹ-ն ձեր և ձեր ընտանիքի 99 դոլարով: Այն, ինչ պահանջում է, մի քիչ թքել ու ջութակ է: Հետաքրքիր է, որ 23andMe- ն անցավ FDA- ի որոշ հարցերի: 23andMe- ն պնդում էր, որ նրանք պարզապես կատարում են հանգստի գենոմիկա: FDA- ն ասաց. «Մենք չգիտենք, թե որքան հանգիստ է մարդկանց ասել, որ նրանք պատրաստվում են քաղցկեղ ստանալ»: ԴՆԹ-ի վերաբերյալ զեկույցի օրինակները ցույց են տրված Prezi հղման մեջ և խորհուրդ են տրվում:

Կենսաբանության թվայնացման արդյունքում կենսատեխնիկական արդյունաբերությունը շատ է հետևում Մուրի օրենքին և իրականում շատ ավելի արագ է ընթանում: Մարդու գենոմի վերծանման արժեքը 2000 թ.-ի 100 միլիոն դոլարից իջել է մինչև 99 դոլարի: Ռայմոնդն ասում է, որ դա հավասար կլինի 2019-ին զուգարան լվանալուն:

Ինչու է այս ամենը տեղին:

Ռայմոնդը կիսեց անձնական օրինակը, որը սարսափելի էր, բայց հետաքրքիր: Երբ Ռայմոնդը կատարեց իր հաջորդականացումը, նա իմացավ, որ դրամի ստացման մեծ հավանականություն ունի (տարիքային մակուլային այլասերվածություն): Սա ակնհայտորեն սարսափելի էր, բայց Ռայմոնդը ինչ-որ բան արեց այդ մասին: Սա ամբողջ գործն է ՝ ընդդեմ «տգիտությունը երանության»:

Քանի որ Ռայմոնդը գործնականում կատարված է, նա արեց հետևյալ բոլորը և իրականում օգնեց դրամական միջոցները բավականին իմաստալից կերպով հաղթահարելու հարցում հետազոտություններին:

Առողջապահության ոլորտում առավելագույն նշանակություն ունեցող որոշ օրինակներ.

  • Վերինատա Առողջություն. Այս ընկերությունը ձեռք է բերվել Illumina- ի միջոցով, այն տալիս է պտղի համար ոչ ինվազիվ ծնողական փորձարկումներ: Ամբողջ գաղափարը առողջապահությունն ավելի կանխատեսելի դարձնելն է, քան ռեակտիվը
  • Մամոգրաֆների և գաղութատների ավարտը, գումարած, ընդհանուր առմամբ, ինվազիվ տեխնիկան մոտ է: Ես հիշում եմ, երբ հայրս անգիոգրաֆիա արեց, ընթացակարգը բավականին ինվազիվ էր, անցյալ տարի, երբ մայրս նույն ընթացակարգն ստացավ, խողովակի տեղադրումը ձեռքի միջոցով էր, ի տարբերություն ներքին ազդրի:
  • Բժշկությունն արագորեն թվայնացվում է, և շատ թեստեր, որոնք պահանջում են երկար այցեր բժշկի, մատչելի են դառնում (իմ կարծիքով, մեծ հիվանդանոցները կամ ախտորոշիչ լաբորատորիաները լավ չեն ուղևորվում): Ստորև բերված այս մեքենան կարող է թեստեր անել կոկորդի վարակների մեծ մասի համար 20 րոպեի ընթացքում, իսկ մեքենայի արժեքը 200 դոլար է

Կենսատեխնիկական կամ թվային կենսաբանության բոլոր տեխնոլոգիական առաջխաղացումների (մասնավորապես ՝ ծախսերի անկումը) հիմքում ընկած է աշխատանքային հոսքի թվայնացման ակտը: Զրոները և դրանք զարմանալի են, իրականում մեր ուղեղը լարված է զրոյականներով և դրանցով (ավելին ՝ այս մասին ՝ նյարդագիտության բաժնում), հետևյալ երեք տեխնոլոգիաները / ընկերությունները վերցրել են հաջորդականացման և գենետիկական ինժեներիայի գործընթացը և նկարագրել են դրա գործընթացը: թվային շրջանակ.

  • Ion Torrent– ի կիսահաղորդիչների հաջորդականացում Այս հիպերհղումը մեկն է այն ամենաթեժ տեսանյութերից, որոնք ես երբևէ տեսել եմ (և ես պարզապես իմացա, թե ինչպես ներկայացնել տեսանյութեր Medium– ում:): Դա Մուրի օրենքն է թույլ տալիս այս տեսակ խորաթափանցություն: Մենք հաճախ ընդունում ենք Մուրի օրենքը որպես ընդունված, բայց հաճախ մոռանում ենք, որ այն մարդկային ոգին է, որն ունի այս «Aha» պահերը, որն ասում է. «Ինչու մենք չենք կարող օգտագործել թվային ֆոտոխցիկների համար որևէ հիմնարար բան և կիրառել նույն հայեցակարգը` ԴՆԹ-ի հաջորդականության համար (պարզելով հաջորդականությունը G, A, T և C) »… Պարզապես դիտեք տեսանյութը:
  • Roche- ի կողմից այժմ ձեռք բերված Geniachip- ը ունի առաքելություն `գենետիկ տեղեկատվությունը համընդհանուր հասանելի դարձնելու համար
  • Կենսաբանական վերլուծությունը դյուրակիր դարձնելու համար Oxford Nanopore Technologies- ը շատ արդյունավետորեն օգտագործում է USB փայտիկը: Ստուգեք նրանց աշխատանքի հոսքը

Թեև վերը նկարագրված գործիքները հիմնականում կապված են հաջորդականացման հետ, գենետիկ ճարտարագիտության գործընթացը ավելի շատ նման է համակարգչային ծրագրերի մշակմանը, սա այն դեպքում, երբ գեները ստացվում են կրկնօրինակված պատճեններով և ստեղծվում են հիմնարար նոր օրգանիզմներ: Այսպիսին է Plasmid– ի խմբագիրը (կարծեմ, որ նրանք կարող են շատ ավելի գեղեցիկ / գրավիչ տեսք ունենալ)

Երկու գենետիկական ինժեներական գործիքներ, որոնց հետ արժե խաղալ,

  • ԴՆԹ 2.0-ն առաջարկում է լուծումների ինտեգրված խողովակաշար հետազոտական ​​հանրության համար, ներառյալ սպիտակուցների և վեկտորների ճարտարագիտության պլատֆորմները, արտադրանքներ, ինչպիսիք են արտահայտիչ վեկտորները, ֆլուորեսցենտային և քրոմոգեն սպիտակուցները, բջջային շտամները և ռեակտիվները, ինչպես նաև գեների ձևավորումը, օպտիմիզացումը, սինթեզը և կլոնավորումը: Ստուգեք նրանց տեսանյութերը (YOUTUBE- ը բացվում է Պակիստանում !!!)

Չնայած շատ մտահոգություններ են շեշտվում գենետիկ ինժեներիայի վերաբերյալ (Monsanto- ն հաճախ անվանում են որպես չար ընկերությունը, որը պտտեցրեց կենսաբազմազանությունը), գործ կա, որը պետք է արվի որոշակի գեները նոկաուտելու համար (չնայած ես ընդունում եմ, որ ես լիովին չեմ հասկանում ազդեցությունը մեր էկոհամակարգի վրա եթե դա տեղի ունենա)

Արդեն առաջին մարդկային սաղմը CRISPR- ի կողմից «խմբագրվել է», բայց այս լուրը չափազանց հակասական էր հրապարակելու կամ տարածելու համար:

Վերջին բանը, որ ես ուզում եմ կիսել Ռայմոնդի աշխատանքի մասին, նրա սուպեր սառը ուսուցման / տարածված տիեզերական ընկերությունը, որը կոչվում է Bio-Curious! Ես նախատեսում եմ այս ամռանը որոշ ժամանակ անցկացնել այս հաստատությունում Կալիֆոռնիայում

Մեծ գաղափարը կենսաբանության սարսափելի պայմանների ապամաստեղծումն ու գործիքներն առավել մատչելի դարձնելն է: Այս միտքը խորապես ռեզոնանսվում է ինձ, քանի որ ես նույնպես հավատում եմ, որ կապիտալի բաշխումը չպետք է լինի քչերի արտոնությունը, և, ըստ էության, զգալիորեն ավելի լավ որակի ներդրումային որոշումներ կարող են ընդունվել ՝ հավաքելով մարդկանց: Այդ կորպորացիաների համար և նրանց ղեկավարները ստիպված կլինեն հաղթահարել իրենց պարանոիան և անապահովությունը: Չնայած կարծում եմ, որ շատ ավելի մեծ խնդիր է այն, որ բիզնեսի առաջնորդների մեծամասնությունը այնքան էլ չի հասկանում, թե ինչպես և ինչու են իրենց ընկերությունները արժեքավոր, բայց դա այլ քննարկում է:

Այսպիսով, ի՞նչ է մատուցվել Bio- հետաքրքրասիրությունը մինչ օրս: Միկրոկուլը հիանալի օրինակ է:

Ռայմոնդի վերջին ելույթը `ամփոփելով իմ գրածների մեծ մասը:

Մանրամասն գրառումների ամբողջական շարքը, որն առկա է այս հղումով