NSF, yeni nesil araştırmaları yönlendirecek 'yaşam kurallarını' ortaya çıkarmak için 36 milyon dolar ayırdı

Ulusal Bilim Vakfı, Yaşam Kurallarını Anlamak portföyü altındaki ilk projelere 36 milyon dolar yatırım yaptı. Bu ödüller, bilim ve mühendislik araştırmalarının iki temel alanındaki gelişimi hızlandırmayı amaçlıyor: sentetik hücre inşası ve epigenetik.

NSF Sosyal, Davranışsal ve Ekonomik Bilimler Direktör Yardımcısı Skip Lupia, “Yeryüzünde yaşamı yöneten kuralları keşfetmek, ABD'nin araştırma ve geliştirmede küresel lider konumunu geliştirme potansiyeli taşıyan büyük bir bilimsel zorluktur” dedi. “NSF'nin yatırımları, yaşayan dünyayı anlamada şu anda karşılaştığımız en büyük zorluklardan bazılarının üstesinden gelmemizi sağlayacak.”

Üç yıl önce NSF, Yaşam Kurallarını Anlamak'ı bir dizi uzun vadeli araştırma önceliği olan Büyük Fikirlerden biri olarak tanımladı. NSF şimdi bu portföy kapsamında ilk ödüllerini vererek, bu kural kitabını ortaya çıkarmaya ve onu bir organizmanın nasıl görüneceğini tahmin etmek için kullanmaya başlamak üzere biyologlardan kimyagerlere, bilgisayar ve sosyal bilimcilere kadar disiplinler arası araştırmacı ekiplerini bir araya getirme konusundaki kararlılığını ortaya koydu. davranmak.

Bir organizmanın özelliklerini ve davranışını (onun “fenotipini”) genetik kodundan tahmin etme yeteneği, ilk genomun dizilenmesinden onlarca yıl sonra bile bilim camiasının gözünden kaçan büyük bir zorluktur. Bu zorluğun üstesinden gelmeye yönelik Büyük Fikir kapsamındaki ilk faaliyetleri simgeleyen yeni ödüller, iki ayrı taleple sunulan fon tekliflerini içeriyor: sentetik hücre inşa etmek ve için epigenetik.

NSF Biyolojik Bilimler Direktör Yardımcısı Joanne Tornow, “Cansız moleküllerden canlı hücrelerin sentezi, biyoyakıt, ilaç ve diğer biyoürünlerin üretilmesi için yeni araçlar yaratacak ve tarım, tıp, bilgisayar ve mühendislik alanlarındaki yaklaşımları dönüştürecek” dedi. “Fenotipleri düzenleyen genetik ve çevresel mekanizmaları tahmin edebilmek, insan sağlığına ve refahına fayda sağlayacak ve ABD biyoekonomisini ve ulusal güvenliğini güçlendirecektir.”

Sentetik Hücre Oluşturmak

NSF tarafından finanse edilen bilim insanları, sentetik hücreler (doğal, canlı hücrelerin işlevlerini taklit eden biyolojik veya yapay malzemelerden yapılmış parçacıklar) yaratma çalışmalarıyla bildiğimiz yaşamın sınırlarını test ediyorlar. Araştırmacılar, hücre fonksiyonu için gerekli sistemleri tanımlamak amacıyla sıfırdan sentetik hücreler oluşturabilir veya doğal bir hücreyle başlayıp, hücre çalışmayı durdurana kadar bileşenleri çıkarabilir. Hatta bazı sentetik hücreler doğal hücreler gibi çoğalabilir.

Bilim insanları sentetik hücreler inşa ederek yaratarak öğreniyor ve biyoloji, kimya, mühendislik ve diğer birçok alandaki temel sorulara yanıt veren yeni Yaşam Kurallarıyla karşılaşıyorlar.

Canlı olmayan moleküllerden veya normalde doğal hücrelerde bulunmayan malzemelerden sentetik hücreler üretme yeteneği, ABD ekonomisine fayda sağlayabilir ve biyoyakıt, silikon bazlı olmayan bilgisayar çipleri ve ilaç üretimi için yeni kapılar açabilir. Ancak bu noktaya ulaşmak, hücrelerin (doğal veya insan yapımı) nasıl bir araya geldiğini ve çalıştığını belirleyen karmaşık kuralları öğrenmeyi gerektirir. Yaşam Kurallarını Anlamak, farklı disiplinlerdeki araştırmacıları bu zorlukların üstesinden gelmek ve aynı anda sentetik hücreler yaratmanın potansiyel etik ve sosyal boyutlarını incelemek için birbirine bağlıyor.

Yaklaşık iki düzine kurumdan araştırmacıları birbirine bağlayan altı yeni proje, bu kuralları ortaya çıkarmak için çalışacak. Çalışan sentetik nöronlardan oluşan bir ağın nasıl oluşturulacağı ve hücrelerin yeni bir şey yapmasını sağlamak için sentetik bileşenlerin canlı hücrelere nasıl entegre edileceği gibi konuları araştırıyorlar.

Epigenetik

Epigenetik, herhangi bir genetik değişiklik olmadığında yeni özelliklerin nasıl kalıtsal olarak alınabileceğinin incelenmesidir. Genlerin okunma ve ifade edilme şeklini değiştirerek (belirli genlerin nasıl, ne zaman ve nerede “kapatıldığını” veya “açık” hale getirildiğini) aynı DNA dizisine sahip iki hücre veya bütün organizma farklı görünebilir veya farklı davranabilir. Bazı durumlarda bu değişiklikler yavrulara aktarılır.

Bir organizmanın genetik kodunu değiştirmek, onun görünüşünü veya davranışını önemli ölçüde değiştirebilir. Ancak bir organizmanın özellikleri, altta yatan genleri değiştirmeden de değişebilir ve hatta gelecek nesillere aktarılabilir.

Geçtiğimiz birkaç on yıl boyunca çığır açan çalışmalar, epigenetik olayların organizmalar, popülasyonlar ve hatta tüm ekosistemler üzerindeki derin etkilerini ortaya koydu. Epigenetik hatalar kanser gibi bazı hastalıklarda yaygın olsa da epigenetik aynı zamanda hangi arı larvasının büyüyüp kovanın kraliçesi olacağının belirlenmesi gibi birçok önemli doğal süreci de yönlendirir.

NSF, Yaşam Kurallarını Anlamak aracılığıyla, epigenetiğin altında yatan ilkeleri tanımlamaya yardımcı olacak ve araştırmacıların epigenetiğin hayat ağacında gözlemlenebilir özelliklere ve davranışlara nasıl yol açtığını daha iyi anlamalarına ve tahmin etmelerine olanak tanıyacak 14 kurum genelinde sekiz araştırma projesini finanse ediyor. Bu kuralların oluşturulması, tıptan tarıma ve çevre korumaya kadar çeşitli alanlarda biyolojinin en zorlu sorunlarından bazılarını çözmek için epigenetiği kullanmanın yeni yollarını bulma yolunda ilk adım olacaktır.