علم الأحياء التركيبي: الفرق بين النسختين

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
تصفح التاريخ تفاعلياً
[نسخة منشورة][مراجعة غير مفحوصة]
→ التعديل السابقالتعديل اللاحق ←
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
مرئينص الويكي
JarBot (نقاش | مساهمات)
17٬592٬533 edits
ط بوت:إضافة صورة مقترحة V0M
لا ملخص تعديل
وسوم: مُسترجَع تعديلات طويلة تحرير مرئي
سطر 1: سطر 1:
[[ملف:Synthetic Biology Research at NASA Ames.jpg|تصغير|200بك|يسار]]
[[ملف:Synthetic Biology Research at NASA Ames.jpg|تصغير|200بك|يسار]]
'''علم الأحياء التركيبي''' {{إنج|Synthetic biology}} هو فرع متعدد التخصصات [[علم الأحياء|لعلم الأحياء]] و<nowiki/>[[هندسة رياضية|الهندسة]]. إن انخفاض تكاليف تركيب [[حمض نووي ريبوزي منقوص الأكسجين|الحمض النووي]] والتطورات الحديثة في التكنولوجيا أدت إلى دعم نجاح شركات علوم الأحياء التركيبية في السنوات الأخيرة، وهي تضم الآن واحدة من أسرع المجالات نمواً وأكثرها تمويلاً في مجال التكنولوجيا الحيوية التجارية.


== '''علم الأحياء التركيبي''' {{إنج|Synthetic biology}} هو فرع متعدد التخصصات [[علم الأحياء|لعلم الأحياء]] و<nowiki/>[[هندسة رياضية|الهندسة]]. إن انخفاض تكاليف تركيب [[حمض نووي ريبوزي منقوص الأكسجين|الحمض النووي]] والتطورات الحديثة في التكنولوجيا أدت إلى دعم نجاح شركات علوم الأحياء التركيبية في السنوات الأخيرة، وهي تضم الآن واحدة من أسرع المجالات نمواً وأكثرها تمويلاً في مجال التكنولوجيا الحيوية التجارية. ==
ويُقدر علم الأحياء التركيبي الآن بأنه أي شكل من أشكال الهندسة الحيوية يتطلب تكنولوجيا تركيب الجينات المعاصرة أو تقنيات التكنولوجيا الحيوية المتقدمة لمعالجة الحياة وبرمجة الكائنات الحية لأداء أي مهمة مطلوبة. يستخدم علماء الأحياء التركيبية أحدث التقنيات في بناء الأنظمة الحية، وغالباً باستخدام المهارات التي يُحصل عليها من خلال التدريب في العديد من المجالات.
ويُقدر علم الأحياء التركيبي الآن بأنه أي شكل من أشكال الهندسة الحيوية يتطلب تكنولوجيا تركيب الجينات المعاصرة أو تقنيات التكنولوجيا الحيوية المتقدمة لمعالجة الحياة وبرمجة الكائنات الحية لأداء أي مهمة مطلوبة. يستخدم علماء الأحياء التركيبية أحدث التقنيات في بناء الأنظمة الحية، وغالباً باستخدام المهارات التي يُحصل عليها من خلال التدريب في العديد من المجالات.


سطر 46: سطر 46:
ومن ناحية أخرى، فإن «معيدي التصنيع» هم علماء الأحياء التركيبية مهتمون باختبار إمكانية إنتاج النظم البيولوجية. ونظراً لتعقيد الأنظمة البيولوجية الطبيعية، سيكون من الأسهل إعادة بناء الأنظمة الطبيعية ذات الأهمية من الألف إلى الياء؛ من أجل توفير بدائل هندسية أسهل في الفهم والتحكم والمعالجة.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة|الأول=M|الأخير=Stone|عنوان=Life Redesigned to Suit the Engineering Crowd|صحيفة=Microbe|المجلد=1|العدد=12|صفحات=566–570|تاريخ=2006|مسار= https://www.semanticscholar.org/paper/Life-Redesigned-To-Suit-the-Engineering-Crowd-is-or-ngineers-Endy/8d45e0f37a0fb6c1a3c659c71ee9c52619b18364?p2df|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20191210064703/https://pdfs.semanticscholar.org/8d45/e0f37a0fb6c1a3c659c71ee9c52619b18364.pdf|تاريخ أرشيف=2019-12-10}}</ref> ويستمد «معيدو التصنيع» الإلهام من إعادة الهيكلة، وهي عملية تُستخدم أحياناً لتحسين برمجيات الكمبيوتر.
ومن ناحية أخرى، فإن «معيدي التصنيع» هم علماء الأحياء التركيبية مهتمون باختبار إمكانية إنتاج النظم البيولوجية. ونظراً لتعقيد الأنظمة البيولوجية الطبيعية، سيكون من الأسهل إعادة بناء الأنظمة الطبيعية ذات الأهمية من الألف إلى الياء؛ من أجل توفير بدائل هندسية أسهل في الفهم والتحكم والمعالجة.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة|الأول=M|الأخير=Stone|عنوان=Life Redesigned to Suit the Engineering Crowd|صحيفة=Microbe|المجلد=1|العدد=12|صفحات=566–570|تاريخ=2006|مسار= https://www.semanticscholar.org/paper/Life-Redesigned-To-Suit-the-Engineering-Crowd-is-or-ngineers-Endy/8d45e0f37a0fb6c1a3c659c71ee9c52619b18364?p2df|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20191210064703/https://pdfs.semanticscholar.org/8d45/e0f37a0fb6c1a3c659c71ee9c52619b18364.pdf|تاريخ أرشيف=2019-12-10}}</ref> ويستمد «معيدو التصنيع» الإلهام من إعادة الهيكلة، وهي عملية تُستخدم أحياناً لتحسين برمجيات الكمبيوتر.


== المراجع ==
== الاستخدامات ==
و يساهم علم الاحياء التركيبي في العديد من المجالات المختلفة لذلك تتعدد استخدماته و تتنوع تطبيقاته حيث يستخدم في: إنتاج المواد الكيميائية, والإنزيمات الصناعية , والوقود الحيوي عن طريق التخمر الميكروبي الأمثل , و لإنتاج المنتجات الطبيعية المستخدمة في الطب البشري وصحة الحيوان ، وحماية المحاصيل النباتية عن طريق التخمير الميكروبي , وهندسة الخلايا البكتيرية والثديية لإنتاج البروتينات العلاجية البشرية. و من المتوقع ان تستمر البيولوجيا التركيبية في إحداث تأثيرات واسعة النطاق على صناعة التكنولوجيا الحيوية لمعالجة المشكلات المستمرة المتعلقة بصحة الإنسان ، وإمدادات الغذاء العالمية، والطاقة المتجددة ، والمواد الكيميائية الصناعية والإنزيمات.
{{مراجع}}


== التقنيات المستخدمة ==
<references responsive="" />{{تصنيف كومنز|Synthetic biology}}
البيولوجيا التركيبية هي مجال ناشئ متعدد التخصصات يهدف إلى جعل تصميم وبناء وتحسين النظم البيولوجية أسهل وأكثر اعتمادية. فسوف يعمل التقدم في علم الأحياء التركيبي على تعميق فهمنا لكيفية عمل النظم البيولوجية ، و كذلك سيتيح التطوير السريع منخفض الثمن للأدوية والمواد الكيميائية والمواد المفيدة، والوسائل الجديدة لمعالجة المعلومات وتخزين البيانات ، ومصادر الغذاء والطاقة التي يمكن أن تساعد في الحفاظ على البيئة. و تتضمن التقنيات المستخدمة في هذا العلم الصاعد الاتي:

'''·       تخليق الحمض النووي والجينات:'''

بسبب الانخفاض الكبير في تكاليف صناعة الاوليجونوكليوتيدات ("oligos") وظهور تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) ، زادت أحجام تركيبات الحمض النووي من oligos إلى المستوى الجيني. و في عام 2000 ، أبلغ الباحثون عن تخليق 9.6 كيلو بايت (كيلو بايت) من جينوم فيروس التهاب الكبد الوبائي سي من 60 إلى 80 مترًا مركبًا كيميائيًا. و في عام 2002 ، نجح باحثون في جامعة ستوني بروك في تصنيع جينوم فيروس شلل الأطفال 7741 bp من تسلسله المعروف ، منتجين بذلك ثاني جينوم اصطناعي يمتد لمدة عامين. و في عام 2003 ، تم تجميع جينوم 5386 نقطة اساس (bp) من البكتيريا Phi X 174 في حوالي أسبوعين. اما في عام 2006 ، قام نفس الفريق ، في معهد J. Craig Venter ، ببناء وتسجيل براءة اختراع جينوم اصطناعي لبكتيريا جديدة و هي Mycoplasma labatorium وكانوا يعملون على جعلها تعمل بداخل خلية حية.

في عام 2007 ، تم تسجيل العديد من الشركات التي كانت تقدم توليف متواليات وراثية يصل طولها إلى 2000 زوج أساسي (bp) ، بسعر يبلغ حوالي دولار واحد لكل نقطة أساس(bp)  ووقت تحول أقل من أسبوعين. ان الاوليجونوكليوتيدات التي يتم حصادها من شريحة الحمض النووي المصنّعة بالطباعة الحجرية أو النافثة للحبر جنبًا إلى جنب مع تصحيح خطأ عدم تطابق PCR والحمض النووي تسمح بتغييرات واسعة النطاق وغير مكلفة في الكودونات الموجودة في الأنظمة الجينية لتحسين التعبير الجيني أو دمج الأحماض الأمينية الجديدة.

بالإضافة إلى ذلك ، ظهر نظام CRISPR / Cas كأسلوب واعد لتعديل الجينات. حيث تم وصفه بأنه "أهم ابتكار في مجال البيولوجيا التركيبية منذ ما يقرب من 30 عامًا". بينما تستغرق الطرق الأخرى شهورًا أو سنوات لتعديل التسلسل الجيني ، فإن تقنية كريسبر تزيد من سرعة تلك العملية الى أسابيع. و لكن نظرًا لسهولة استخدام هذا النظام وإمكانية الوصول إليه ، فقد أثار مخاوف أخلاقية ، خاصة فيما يتعلق باستخدامه في القرصنة البيولوجية.

'''·       التسلسل:'''

يحدد تسلسل الحمض النووي ترتيب القواعد النوكليوتيدية في جزيء الحمض النووي. فيستخدم علماء الأحياء التركيبية تسلسل الحمض النووي في عملهم بعدة طرق. أولاً ، تستمر الجهود المبذولة في تسلسل الجينوم على نطاق واسع في توفيرالكثير من المعلومات عن الكائنات الحية التي تحيط بنا. و تعتبر هذه المعلومات ركيزة غنية يمكن لعلماء الأحياء التركيبية من خلالها بناء الأجزاء والأجهزة المختلفة. ثانيًا ، يستطيع التسلسل ان يتحقق من أن النظام المصنع يعمل على النحو المنشود. ثالثًا ، يمكن للتسلسل السريع والرخيص والموثوق أن يسهل الكشف والتعرف السريع على الأنظمة والكائنات الاصطناعية الناتجة من البيولوجيا التركيبية.

'''·       الموائع الدقيقة (Microfluidics):'''

تعتبر الموائع الدقيقة -ولا سيما الموائع الدقيقة الموجودة على هيئة قطيرات- احد الادوات الصاعدة التي تستخدم في بناء المكونات الجديدة ، وتحليلها وتوصيفها. و يتم استخدامها على نطاق واسع في فحوصات الفرز.

'''·       النمطية  (Modularity):'''

اكثر أجزاء الحمض النووي المعيارية استخدامًا هي بلازميدات BioBrick ، ​​التي اخترعها "توم نايت" في عام 2003 ، ويتم تخزين BioBrick في سجل الأجزاء البيولوجية القياسية الموجود في كامبريدج ، ماساتشوستس. و تم بالفعل استخدام معيار BioBrick من قبل آلاف الطلاب في جميع أنحاء العالم في مسابقة الآلات المهندسة وراثيًا (iGEM) الدولية. و من الجدير بالذكر ان من ضمن هؤلاء الطلاب الذين شاركوا في هذه المسابقة العالمية خلال السنين القليلة الماضية العديد من الطلاب المتميزين بجامعات بالشرق الاوسط مثل جامعة القاهرة, و جامعة عين شمس, و الجامعة الامريكية بالقاهرة, و كلية الطب بالقوات المسلحة في مصر AFCM.

في حين أن الحمض النووي هو الأكثر أهمية لتخزين المعلومات ، يتم تنفيذ جزء كبير من أنشطة الخلية بواسطة البروتينات. و يمكن للأدوات إرسال البروتينات إلى مناطق معينة من الخلية وربط البروتينات المختلفة معًا. و يجب أن تكون قوة التفاعل بين شركاء البروتين قابلة للضبط خلال مدة لا تتعدى بضع ثوان (يستخدم لأحداث الإشارات الديناميكية) حتى تفاعل لا رجعة فيه (يستخدم لاستقرار الجهاز أو لانه مرن في الظروف القاسية). و توفر التفاعلات مثل الملفات الملفوفة أو ربط مجال SH3 أو SpyTag / SpyCatcher مثل هذا التحكم. بالإضافة إلى ذلك ، من الضروري تنظيم تفاعلات البروتين والبروتين في الخلايا ، مثل الضوء (باستخدام مجالات استشعار الضوء والأكسجين والجهد الكهربي) أو الجزيئات الصغيرة المنفصلة للخلايا عن طريق البوتاسيوم المستحث كيميائيًا.

اما في الخلية الحية ، يتم تضمين الأشكال الجزيئية في شبكة أكبر مع مكونات المنبع والمصب. و قد تغير هذه المكونات قدرة الاشارة لوحدة النمذجة. اما في حالة الوحدات فائقة الحساسية ، يمكن أن تختلف مساهمة الحساسية للوحدة النمطية عن الحساسية التي تحافظ عليها الوحدة في عزلة.

'''·       النمذجة  (Modeling):'''

تُعلم النماذج تصميم الأنظمة البيولوجية المهندسة من خلال التنبؤ بشكل أفضل بسلوك النظام قبل التصنيع. و تستفيد البيولوجيا التركيبية من نماذج أفضل لكيفية ارتباط الجزيئات البيولوجية بالركائز وتحفيز التفاعلات ، وكيف يشفر الحمض النووي المعلومات اللازمة لتحديد الخلية وكيف تتصرف الأنظمة المتكاملة متعددة المكونات. و تركز النماذج متعددة النطاقات لشبكات تنظيم الجينات على تطبيقات البيولوجيا التركيبية. و ايضا يمكن أن تمثل المحاكاة جميع التفاعلات الجزيئية الحيوية من نسخ وترجمة و تنظيم و حث داخل شبكات تنظيم الجينات.

'''·       عوامل النسخ الاصطناعية:'''

اهتمت الدراسات المختلفة بالنظر في مكونات آلية نسخ الحمض النووي. حيث تتمثل إحدى رغبات العلماء -العاملين في إنشاء دوائر بيولوجية اصطناعية- في القدرة على التحكم في نسخ الحمض النووي الاصطناعي في الكائنات أحادية الخلية (بدائيات النوى) وفي الكائنات متعددة الخلايا (حقيقيات النوى). و بالفعل اختبرت إحدى الدراسات قابلية ضبط عوامل النسخ الاصطناعية (sTFs) في مناطق إخراج النسخ والقدرة التعاونية بين معقدات عوامل النسخ المتعددة. و كان الباحثون قادرين على تحويل مناطق وظيفية تسمى أصابع الزنك -المكون المحدد للحمض النووي من sTFs- لتقليل تقاربهم لمواقع تسلسل الحمض النووي للمشغل المحدد ، وبالتالي تقليل النشاط المرتبط بالموقع المرتبط بـ sTF (عادة تنظيم النسخ). كما استخدموا أصابع الزنك كمكونات لـ sTFs المعقدة ، والتي هي آليات الترجمة حقيقية النواة.

== '''البيولوجيا التركيبية تغير العالم:''' ==
فيما يلي 5 مجالات حيث يمكن للبيولوجيا التركيبية أن تغير العالم:

·       '''تصنيع المنتجات الغذائية:'''

الإنتاج الحيواني هو أكبر منتج للغازات الدفيئة ، المستهلك المضادات الحيوية ، ومستخدم الأرض ، ومصدر النفايات البيئية على كوكب الأرض. توفر البيولوجيا التركيبية القدرة على إنتاج لحوم نظيفة ، والتي تنطوي على النمو الخلايا الحيوانية في المفاعلات الحيوية لإنتاج لحوم الحيوانات. كما تقدم البيولوجيا التركيبية القدرة على صنع أغذية نباتية ، لمنتجات اللحوم البديلة ، من خلال القدرة على تخليق الهيم ، وهو مكون مسؤول عن لون اللحم ونكهته. سيؤدي هذا الترويج لمنتجات اللحوم البديلة إلى انخفاض كبير في متطلبات الطاقة واستهلاك المضادات الحيوية وانبعاثات غازات الاحتباس الحراري.

·       '''استخراج النيتروجين من التربة:'''

غالبًا ما تستخدم الأسمدة النيتروجينية الاصطناعية كمصدر للنيتروجين للتشجيع نمو النبات ، ولكن لها عيوبها من حيث أنها تساهم في تلوث المياه ومنع ميكروبات التربة من إنتاج النيتروجين بشكل طبيعي. خيار واحد هو استخراج النيتروجين الموجود في التربة من الميكروبات المثبتة للنيتروجين وبالتالي تقليل الاعتماد عليه الأسمدة النيتروجينية. من خلال الاستفادة من قوة علم الأحياء والتعلم الآلي و النمذجة الحسابية ، يمكن ضبط هذه الميكروبات من خلال إدخال الاختلافات الجينية لتحسين إطلاق النيتروجين في جذور النباتات.

·       '''تسخير تخمير الغاز:'''

يمكن أن يكون تخمير الغاز ، باستخدام الميكروبات لهضم ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون والميثان وتحويلهم إلى مواد كيميائية ، أحد أكثر الطرق فعالية من حيث التكلفة لتقليل الانبعاثات من العمليات الصناعية. يمكن للعلماء إنتاج إيثانول منخفض التكلفة ومواد كيميائية أخرى ، لإنتاج مواد كيميائية أساسية ومخزون وقود ، على الرغم من أنه يمكن تصنيعها من خلال طرق بتروكيماوية تقليدية منخفضة التكلفة.

·       '''التطعيم الجيني:'''

من خلال التخلص من الطفرات الجينية التي تسبب الأمراض الوراثية واستبدالها ، تمهد تقنيات تعديل الجينات ، مثل كريسبر ، الطريق للقاحات الجينية التي تستهدف الأمراض النادرة ذات الاختلافات الجينية البسيطة. يمكن أن يمتد هذا إلى أمراض أكثر تعقيدًا والقدرة على تصحيح الطفرات الجينية في الأجنة البشرية. من المتوقع أن يكون تسخير قوة علم المناعة والأورام جنبًا إلى جنب مع البيولوجيا التركيبية واللقاحات المستهدفة والعلاجات المناعية الذكية للسرطان أمرًا شائعًا مثل اللقاحات التقليدية.

·       '''أنظمة النسخ الذاتي:'''

في نظام التكاثر الذاتي ، تتكاثر الخلايا عن طريق الانقسام الخلوي من خلال عملية التمثيل الغذائي للعدوى مع الخلايا التي تعمل كمصانع صغيرة تتقارب مع الإنزيمات لتكوين بلايين ومليارات من النسخ من نفسها. أحد تطبيقات أنظمة النسخ الذاتي هو زرع سقالة في موقع الإصابة لإعطاء الخلايا المتجددة الذاتية بيئة مواتية. يمكن زرع هذه السقالة بالخلايا أو عوامل النمو أو السيتوكينات لتحفيز استجابات النمو الطبيعي. يمكن أيضًا زرع الخلايا على سقالة لتوليد بنية نسيجية وظيفية ، والتي يتم زرعها بعد ذلك. تطبيق آخر لأنظمة التكرار الذاتي في تصميم النباتات.

== '''الخاتمة:''' ==
نستطيع ان نستنتج من السابق ذكره ان العالم اجمع يصب جهوده و تركيزه تجاه الاكتشافات العلمية الحديثة التي تسهل على الانسان القيام بمهامه اليومية , مع الحفاظ على صحته و في الوقت نفسه حماية ما حوله من بيئة بما تتضمنه من كائنات حية من نباتات و حيوانات و غيرها. لذلك فان العالم يوجه نظره و يركز ابحاثه في المجال الوحيد القادر على تحقيق هذا التوازن صعب الميراث, هذا المجال الصاعد الذي سوف يستقتب الالاف بل الملايين من الباحثين و الدارسين و الخبراء في شتى مجالات العلم, هذا المجال الذي سوف يغير العالم بمظهره القديم الذي اعتدنى عليه; و هذا المجال هو البيولوجيا التركيبية و ما تقدمه لنا من استخدامات و تطبيقات متنوعة تهدف الى تحقيق طفرة في الصناعة و الزراعة و الصحة و غيرها من فروع الحياة المختلفة.

== المراجع ==
{{مراجع}}<ref>{{استشهاد ويب
| url = http://dx.doi.org/10.5999/aps.2020.01697.s003
| website = dx.doi.org
| accessdate = 2021-10-02
}}</ref><ref>{{استشهاد بدورية محكمة
| title = A survey of enabling technologies in synthetic biology
| url = http://jbioleng.biomedcentral.com/articles/10.1186/1754-1611-7-13
| journal = Journal of Biological Engineering
| date = 2013
| issn = 1754-1611
| PMCID = PMC3684516
| PMID = 23663447
| pages = 13
| volume = 7
| issue = 1
| DOI = 10.1186/1754-1611-7-13
| language = en
| first = Linda J
| last = Kahl
| first2 = Drew
| last2 = Endy
}}</ref><ref>{{استشهاد بدورية محكمة
| title = Synthetic biology advances and applications in the biotechnology industry: a perspective
| first2 = Yvonne Y
| first6 = Richard H
| last5 = Zhao
| first5 = Huimin
| last4 = Peterson
| first4 = Todd C
| last3 = Gonzalez
| first3 = Ramon
| last2 = Chen
| last = Katz
| url = http://dx.doi.org/10.1007/s10295-018-2056-y
| first = Leonard
| DOI = 10.1007/s10295-018-2056-y
| issue = 7
| volume = 45
| pages = 449–461
| issn = 1476-5535
| date = 2018-07-01
| journal = Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology
| last6 = Baltz
}}</ref><ref>{{استشهاد ويب
| url = http://www.marketdataforecast.com/
| title = MEA Synthetic Biology Market Size, Trends, Forecast {{!}} 2021 to 2026
| website = Market Data Forecast
| language = english
| accessdate = 2021-10-02
| last = ltd
| first = Market Data Forecast
}}</ref><references responsive="" />{{تصنيف كومنز|Synthetic biology}}
{{ضبط استنادي}}
{{ضبط استنادي}}
{{شريط بوابات|الكيمياء|تقانة|علم الأحياء|علم الأحياء الخلوي والجزيئي}}
{{شريط بوابات|الكيمياء|تقانة|علم الأحياء|علم الأحياء الخلوي والجزيئي}}

نسخة 10:58، 2 أكتوبر 2021

علم الأحياء التركيبي (بالإنجليزية: Synthetic biology)‏ هو فرع متعدد التخصصات لعلم الأحياء والهندسة. إن انخفاض تكاليف تركيب الحمض النووي والتطورات الحديثة في التكنولوجيا أدت إلى دعم نجاح شركات علوم الأحياء التركيبية في السنوات الأخيرة، وهي تضم الآن واحدة من أسرع المجالات نمواً وأكثرها تمويلاً في مجال التكنولوجيا الحيوية التجارية.

ويُقدر علم الأحياء التركيبي الآن بأنه أي شكل من أشكال الهندسة الحيوية يتطلب تكنولوجيا تركيب الجينات المعاصرة أو تقنيات التكنولوجيا الحيوية المتقدمة لمعالجة الحياة وبرمجة الكائنات الحية لأداء أي مهمة مطلوبة. يستخدم علماء الأحياء التركيبية أحدث التقنيات في بناء الأنظمة الحية، وغالباً باستخدام المهارات التي يُحصل عليها من خلال التدريب في العديد من المجالات.

يستخدم العلماء الذين يعملون في مشاريع علم الأحياء التركيبي أساليب من تخصصات مثل التكنولوجيا الحيوية، والهندسة الوراثية، وعلم الأحياء الجزيئي، والهندسة الجزيئية، وعلم أنظمة الأحياء، وعلوم الأغشية، وعلم الفيزياء الحيوية، والهندسة الكيميائية والحيوية، وهندسة الكهرباء والحواسيب، وهندسة التحكم، وعلم الأحياء التطوري. ويطبق علم الأحياء التركيبي هذه التخصصات لبناء نظم حيوية تركيبية لأغراض البحث والهندسة والتطبيقات الطبية.[1]

التعريف

أما علم الأحياء التركيبي فينظر إليه علماء الأحياء والمهندسون على نحو مختلف. نظرًا إلى اعتباره بالأساس جزءًا من علم الأحياء، أصبح دور المبادئ الهندسية في السنوات الأخيرة أكثر أهمية. يستخدم علماء الأحياء التركيبية غالبًا المقاربات الهندسية، مثل منهج «نقل الفائدة المباشر دي بي تي إل»، إذ يُصمّم العلماء ويبنون ويختبرون الأنظمة الهندسية، ويستفيدون من التجارب لتحسين التصميمات المستقبلية.

هناك تعبير آخر مفيد ولكنه قديم عن «علم الأحياء التركيبي»، وهو يشير إلى هذا المجال باعتباره «مجالاً ناشئاً يستخدم المبادئ الهندسية لتصميم وتجميع المكونات البيولوجية». وصورت دراسة أخرى هذا المجال باعتباره «مجالاً علمياً ناشئاً جديداً تلتقي فيه تكنولوجيا المعلومات والاتصالات والتكنولوجيا الحيوية وتكنولوجيا النانو لكي تعزز كل منها الأخرى».

يناقش تعريف علم الأحياء التركيبي أيضاً العلوم الإنسانية والفنون والسياسة. التعريف الشائع:

  • «تصميم وبناء وحدات بيولوجية، النظم البيولوجية، والآلات البيولوجية، وإعادة تصميم النظم البيولوجية الموجودة لأغراض مفيدة».[2]
  • تتجذر الجوانب الوظيفية لهذا التعريف في علم الأحياء التركيبي والتكنولوجيا الحيوية.[3]
  • ومع توسع استخدام هذا المصطلح، عُرِّف علم الأحياء التركيبي مؤخراً أيضاً بأنه التصميم والهندسة التركيبية للنظم البيولوجية والكائنات الحية لأغراض تحسين التطبيقات الخاصة بالصناعة أو البحث البيولوجي.[4]
  • بشكل عام، يمكن وصف الغرض منه بأنه تصميم وبناء مسارات أو كائنات أو أجهزة بيولوجية اصطناعية جديدة أو إعادة تصميم النظم البيولوجية الطبيعية الموجودة.

إن علم الأحياء التركيبي كان مقسماً تقليدياً إلى نهجين مختلفين. يتضمن علم الأحياء التركيبي من الأعلى إلى الأسفل استخدام تقنيات التمثيل الغذائي والهندسة الوراثية لنقل وظائف جديدة إلى الخلايا الحية. أما علم الأحياء التركيبي من الأسفل إلى الأعلى فيتضمن إنشاء أنظمة بيولوجية جديدة في المختبر من خلال الجمع بين المكونات الحيوية «غير الحية»، غالباً بهدف بناء خلية اصطناعية. وبالتالي تُجمَّع النظم البيولوجية وحدة تلو الأخرى.[5]

غالبًا ما تستخدم أنظمة إنتاج البروتين دون خلايا، وكذلك الآلية الجزيئية القائمة على الأغشية. هناك جهود متزايدة لسد الفجوة بين هذه الأساليب من خلال تكوين خلايا هجينة حية/تركيبية، والتبادل الهندسي بين مجموعات الخلايا الحية والخلايا الاصطناعية (التركيبية).[6][7]

التاريخ

أول استخدام محدد لمصطلح «علم الأحياء التركيبي» كان في منشور ستيفان ليدوك عن كتاب «النظرية الفيزيائية والكيميائية للحياة والأجيال التلقائية» لعام 1910 و«البيولوجيا التركيبية» لعام 1912.[8]

قدم عالم الوراثة البولندي واكاو سزيبلسكي تفسيرًا معاصرًا لعلم الأحياء التركيبي في حلقة نقاشية خلال المؤتمر البيولوجي السنوي الثامن عشر «أوهولو» حول استراتيجيات التحكم في التعبير الجيني في عام 1973، زخرون يعكوف، إسرائيل.[9]

في عام 1978، فاز آربر وناثانز وسميث بجائزة نوبل في الطب وعلم وظائف الأعضاء لاستكشاف إنزيمات الاقتطاع، الأمر الذي دفع زيبنسكي إلى تقديم تعليق تحريري في جريدة «جين»:[10][11]

إن العمل على «نيوكلياز الاقتطاع» لا يسمح لنا بسهولة ببناء جزيئات الحمض النووي المؤتلف وتحليل الجينات الفردية فحسب، بل وقد قادنا أيضاً إلى عصر جديد من علم الأحياء التركيبي بل يمكن أيضاً بناء ترتيبات الجينات الجديدة وتقييمها.[12]

وقد حدث تقدم ملحوظ في علم الأحياء التركيبي في عام 2000، عندما ناقش مقالتان في مجلة «نيتشر» إنشاء أجهزة دوائر بيولوجية تركيبية لمحوّل تبديل وراثي وساعة بيولوجية من خلال الجمع بين الجينات داخل خلايا الإشريكية القولونية.[13]

في عام 2010، كشفت مجموعة من الباحثين عن أول خلية بكتيرية اصطناعية ذاتية التكرار، تسمى «ام.مايكويدز جي سي في آي-سين1.0 ».[14]

تمكن الباحثون من توليف (تخليق) جينوم جديد، باستخدام تسلسل الحمض النووي من سلالتين مختبريين من بكتيريا «مفطورة فطرانية». وإجراء عملية زراعة ناجحة في خلية مضيفة من الميكوبلازما.  لقد تصرفت البكتيريا الجديدة تمامًا مثل متبرعها وكانت قادرة على التكاثر الذاتي بِحريّة.[15]

في أبريل 2019، أبلغ العلماء في المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ عن إنشاء أول جينوم بكتيري في العالم، أُطلق عليه اسم «بكتريا السد الهلالي-2.0»، صُنِّع بالكامل بواسطة جهاز كمبيوتر، على الرغم من عدم وجود شكل قابل للتطبيق مرتبط بالجينوم المصمم الأول «سي.أسينسيز-2.0» .[16]

في مايو 2019، أعلن باحثون، في جهد بارز، عن إنشاء شكل تركيبي جديد (ربما اصطناعي) لشكل قابل للتطبيق، وهو نوع مختلف من بكتيريا الإشريكية القولونية، عن طريق تقليل العدد الطبيعي البالغ 64 شيفرة جينية في الجينوم البكتيري إلى 59 شيفرة جينية بدلاً من ذلك، من أجل تشفير 20 حمض أميني.[17]

وجهات نظر

ينظر المهندسون إلى علم الأحياء كتقنية - تقنية حيوية لنظام معين أو هندسة حيوية.  يتضمن علم الأحياء التركيبي إعادة تعريف وتوسيع التكنولوجيا الحيوية على نطاق واسع، مع الأهداف النهائية المتمثلة في القدرة على تصميم وبناء النظم البيولوجية المهندسة التي تعالج المعلومات، والتلاعب بالمواد الكيميائية، وتصنيع المواد والهياكل، وإنتاج الطاقة، وتوفير الغذاء، والحفاظ على صحة الإنسان وتعزيزها (انظر إلى الهندسة الطبية الحيوية) وبيئتنا.[18]

ويمكن تقسيم الدراسات في علم الأحياء التركيبي إلى تصنيفات واسعة وفقاً للنهج الذي تتبعه في التعامل مع المشكلة المطروحة:

توحيد الأجزاء البيولوجية، الهندسة الحيوية الجزيئية، هندسة الجينوم. تشتمل الهندسة الجزيئية الحيوية على مناهج تهدف إلى إنشاء مجموعة أدوات من الوحدات الوظيفية التي يمكن منحها لتقديم وظائف تكنولوجية جديدة في الخلايا الحية. تشمل الهندسة الوراثية أساليب لبناء الكروموسومات الاصطناعية للكائنات الكاملة أو الدنيا. يشير التصميم الجزيئي الحيوي إلى الفكرة العامة لتصميم دي نوفو والمزيج الإضافي من المكونات الجزيئية الحيوية. كل طريقة من هذه الطرق تشترك في مهمة مماثلة: تطوير كيان اصطناعي بدرجة أعلى من التعقيد من خلال معالجة جزء أبسط في المستوى السابق بطريقة مبتكرة.[19]

ومن ناحية أخرى، فإن «معيدي التصنيع» هم علماء الأحياء التركيبية مهتمون باختبار إمكانية إنتاج النظم البيولوجية. ونظراً لتعقيد الأنظمة البيولوجية الطبيعية، سيكون من الأسهل إعادة بناء الأنظمة الطبيعية ذات الأهمية من الألف إلى الياء؛ من أجل توفير بدائل هندسية أسهل في الفهم والتحكم والمعالجة.[20] ويستمد «معيدو التصنيع» الإلهام من إعادة الهيكلة، وهي عملية تُستخدم أحياناً لتحسين برمجيات الكمبيوتر.

الاستخدامات

و يساهم علم الاحياء التركيبي في العديد من المجالات المختلفة لذلك تتعدد استخدماته و تتنوع تطبيقاته حيث يستخدم في: إنتاج المواد الكيميائية, والإنزيمات الصناعية , والوقود الحيوي عن طريق التخمر الميكروبي الأمثل , و لإنتاج المنتجات الطبيعية المستخدمة في الطب البشري وصحة الحيوان ، وحماية المحاصيل النباتية عن طريق التخمير الميكروبي , وهندسة الخلايا البكتيرية والثديية لإنتاج البروتينات العلاجية البشرية. و من المتوقع ان تستمر البيولوجيا التركيبية في إحداث تأثيرات واسعة النطاق على صناعة التكنولوجيا الحيوية لمعالجة المشكلات المستمرة المتعلقة بصحة الإنسان ، وإمدادات الغذاء العالمية، والطاقة المتجددة ، والمواد الكيميائية الصناعية والإنزيمات.

التقنيات المستخدمة

البيولوجيا التركيبية هي مجال ناشئ متعدد التخصصات يهدف إلى جعل تصميم وبناء وتحسين النظم البيولوجية أسهل وأكثر اعتمادية. فسوف يعمل التقدم في علم الأحياء التركيبي على تعميق فهمنا لكيفية عمل النظم البيولوجية ، و كذلك سيتيح التطوير السريع منخفض الثمن للأدوية والمواد الكيميائية والمواد المفيدة، والوسائل الجديدة لمعالجة المعلومات وتخزين البيانات ، ومصادر الغذاء والطاقة التي يمكن أن تساعد في الحفاظ على البيئة. و تتضمن التقنيات المستخدمة في هذا العلم الصاعد الاتي:

·       تخليق الحمض النووي والجينات:

بسبب الانخفاض الكبير في تكاليف صناعة الاوليجونوكليوتيدات ("oligos") وظهور تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) ، زادت أحجام تركيبات الحمض النووي من oligos إلى المستوى الجيني. و في عام 2000 ، أبلغ الباحثون عن تخليق 9.6 كيلو بايت (كيلو بايت) من جينوم فيروس التهاب الكبد الوبائي سي من 60 إلى 80 مترًا مركبًا كيميائيًا. و في عام 2002 ، نجح باحثون في جامعة ستوني بروك في تصنيع جينوم فيروس شلل الأطفال 7741 bp من تسلسله المعروف ، منتجين بذلك ثاني جينوم اصطناعي يمتد لمدة عامين. و في عام 2003 ، تم تجميع جينوم 5386 نقطة اساس (bp) من البكتيريا Phi X 174 في حوالي أسبوعين. اما في عام 2006 ، قام نفس الفريق ، في معهد J. Craig Venter ، ببناء وتسجيل براءة اختراع جينوم اصطناعي لبكتيريا جديدة و هي Mycoplasma labatorium وكانوا يعملون على جعلها تعمل بداخل خلية حية.

في عام 2007 ، تم تسجيل العديد من الشركات التي كانت تقدم توليف متواليات وراثية يصل طولها إلى 2000 زوج أساسي (bp) ، بسعر يبلغ حوالي دولار واحد لكل نقطة أساس(bp)  ووقت تحول أقل من أسبوعين. ان الاوليجونوكليوتيدات التي يتم حصادها من شريحة الحمض النووي المصنّعة بالطباعة الحجرية أو النافثة للحبر جنبًا إلى جنب مع تصحيح خطأ عدم تطابق PCR والحمض النووي تسمح بتغييرات واسعة النطاق وغير مكلفة في الكودونات الموجودة في الأنظمة الجينية لتحسين التعبير الجيني أو دمج الأحماض الأمينية الجديدة.

بالإضافة إلى ذلك ، ظهر نظام CRISPR / Cas كأسلوب واعد لتعديل الجينات. حيث تم وصفه بأنه "أهم ابتكار في مجال البيولوجيا التركيبية منذ ما يقرب من 30 عامًا". بينما تستغرق الطرق الأخرى شهورًا أو سنوات لتعديل التسلسل الجيني ، فإن تقنية كريسبر تزيد من سرعة تلك العملية الى أسابيع. و لكن نظرًا لسهولة استخدام هذا النظام وإمكانية الوصول إليه ، فقد أثار مخاوف أخلاقية ، خاصة فيما يتعلق باستخدامه في القرصنة البيولوجية.

·       التسلسل:

يحدد تسلسل الحمض النووي ترتيب القواعد النوكليوتيدية في جزيء الحمض النووي. فيستخدم علماء الأحياء التركيبية تسلسل الحمض النووي في عملهم بعدة طرق. أولاً ، تستمر الجهود المبذولة في تسلسل الجينوم على نطاق واسع في توفيرالكثير من المعلومات عن الكائنات الحية التي تحيط بنا. و تعتبر هذه المعلومات ركيزة غنية يمكن لعلماء الأحياء التركيبية من خلالها بناء الأجزاء والأجهزة المختلفة. ثانيًا ، يستطيع التسلسل ان يتحقق من أن النظام المصنع يعمل على النحو المنشود. ثالثًا ، يمكن للتسلسل السريع والرخيص والموثوق أن يسهل الكشف والتعرف السريع على الأنظمة والكائنات الاصطناعية الناتجة من البيولوجيا التركيبية.

·       الموائع الدقيقة (Microfluidics):

تعتبر الموائع الدقيقة -ولا سيما الموائع الدقيقة الموجودة على هيئة قطيرات- احد الادوات الصاعدة التي تستخدم في بناء المكونات الجديدة ، وتحليلها وتوصيفها. و يتم استخدامها على نطاق واسع في فحوصات الفرز.

·       النمطية  (Modularity):

اكثر أجزاء الحمض النووي المعيارية استخدامًا هي بلازميدات BioBrick ، ​​التي اخترعها "توم نايت" في عام 2003 ، ويتم تخزين BioBrick في سجل الأجزاء البيولوجية القياسية الموجود في كامبريدج ، ماساتشوستس. و تم بالفعل استخدام معيار BioBrick من قبل آلاف الطلاب في جميع أنحاء العالم في مسابقة الآلات المهندسة وراثيًا (iGEM) الدولية. و من الجدير بالذكر ان من ضمن هؤلاء الطلاب الذين شاركوا في هذه المسابقة العالمية خلال السنين القليلة الماضية العديد من الطلاب المتميزين بجامعات بالشرق الاوسط مثل جامعة القاهرة, و جامعة عين شمس, و الجامعة الامريكية بالقاهرة, و كلية الطب بالقوات المسلحة في مصر AFCM.

في حين أن الحمض النووي هو الأكثر أهمية لتخزين المعلومات ، يتم تنفيذ جزء كبير من أنشطة الخلية بواسطة البروتينات. و يمكن للأدوات إرسال البروتينات إلى مناطق معينة من الخلية وربط البروتينات المختلفة معًا. و يجب أن تكون قوة التفاعل بين شركاء البروتين قابلة للضبط خلال مدة لا تتعدى بضع ثوان (يستخدم لأحداث الإشارات الديناميكية) حتى تفاعل لا رجعة فيه (يستخدم لاستقرار الجهاز أو لانه مرن في الظروف القاسية). و توفر التفاعلات مثل الملفات الملفوفة أو ربط مجال SH3 أو SpyTag / SpyCatcher مثل هذا التحكم. بالإضافة إلى ذلك ، من الضروري تنظيم تفاعلات البروتين والبروتين في الخلايا ، مثل الضوء (باستخدام مجالات استشعار الضوء والأكسجين والجهد الكهربي) أو الجزيئات الصغيرة المنفصلة للخلايا عن طريق البوتاسيوم المستحث كيميائيًا.

اما في الخلية الحية ، يتم تضمين الأشكال الجزيئية في شبكة أكبر مع مكونات المنبع والمصب. و قد تغير هذه المكونات قدرة الاشارة لوحدة النمذجة. اما في حالة الوحدات فائقة الحساسية ، يمكن أن تختلف مساهمة الحساسية للوحدة النمطية عن الحساسية التي تحافظ عليها الوحدة في عزلة.

·       النمذجة  (Modeling):

تُعلم النماذج تصميم الأنظمة البيولوجية المهندسة من خلال التنبؤ بشكل أفضل بسلوك النظام قبل التصنيع. و تستفيد البيولوجيا التركيبية من نماذج أفضل لكيفية ارتباط الجزيئات البيولوجية بالركائز وتحفيز التفاعلات ، وكيف يشفر الحمض النووي المعلومات اللازمة لتحديد الخلية وكيف تتصرف الأنظمة المتكاملة متعددة المكونات. و تركز النماذج متعددة النطاقات لشبكات تنظيم الجينات على تطبيقات البيولوجيا التركيبية. و ايضا يمكن أن تمثل المحاكاة جميع التفاعلات الجزيئية الحيوية من نسخ وترجمة و تنظيم و حث داخل شبكات تنظيم الجينات.

·       عوامل النسخ الاصطناعية:

اهتمت الدراسات المختلفة بالنظر في مكونات آلية نسخ الحمض النووي. حيث تتمثل إحدى رغبات العلماء -العاملين في إنشاء دوائر بيولوجية اصطناعية- في القدرة على التحكم في نسخ الحمض النووي الاصطناعي في الكائنات أحادية الخلية (بدائيات النوى) وفي الكائنات متعددة الخلايا (حقيقيات النوى). و بالفعل اختبرت إحدى الدراسات قابلية ضبط عوامل النسخ الاصطناعية (sTFs) في مناطق إخراج النسخ والقدرة التعاونية بين معقدات عوامل النسخ المتعددة. و كان الباحثون قادرين على تحويل مناطق وظيفية تسمى أصابع الزنك -المكون المحدد للحمض النووي من sTFs- لتقليل تقاربهم لمواقع تسلسل الحمض النووي للمشغل المحدد ، وبالتالي تقليل النشاط المرتبط بالموقع المرتبط بـ sTF (عادة تنظيم النسخ). كما استخدموا أصابع الزنك كمكونات لـ sTFs المعقدة ، والتي هي آليات الترجمة حقيقية النواة.

البيولوجيا التركيبية تغير العالم:

فيما يلي 5 مجالات حيث يمكن للبيولوجيا التركيبية أن تغير العالم:

·       تصنيع المنتجات الغذائية:

الإنتاج الحيواني هو أكبر منتج للغازات الدفيئة ، المستهلك المضادات الحيوية ، ومستخدم الأرض ، ومصدر النفايات البيئية على كوكب الأرض. توفر البيولوجيا التركيبية القدرة على إنتاج لحوم نظيفة ، والتي تنطوي على النمو الخلايا الحيوانية في المفاعلات الحيوية لإنتاج لحوم الحيوانات. كما تقدم البيولوجيا التركيبية القدرة على صنع أغذية نباتية ، لمنتجات اللحوم البديلة ، من خلال القدرة على تخليق الهيم ، وهو مكون مسؤول عن لون اللحم ونكهته. سيؤدي هذا الترويج لمنتجات اللحوم البديلة إلى انخفاض كبير في متطلبات الطاقة واستهلاك المضادات الحيوية وانبعاثات غازات الاحتباس الحراري.

·       استخراج النيتروجين من التربة:

غالبًا ما تستخدم الأسمدة النيتروجينية الاصطناعية كمصدر للنيتروجين للتشجيع نمو النبات ، ولكن لها عيوبها من حيث أنها تساهم في تلوث المياه ومنع ميكروبات التربة من إنتاج النيتروجين بشكل طبيعي. خيار واحد هو استخراج النيتروجين الموجود في التربة من الميكروبات المثبتة للنيتروجين وبالتالي تقليل الاعتماد عليه الأسمدة النيتروجينية. من خلال الاستفادة من قوة علم الأحياء والتعلم الآلي و النمذجة الحسابية ، يمكن ضبط هذه الميكروبات من خلال إدخال الاختلافات الجينية لتحسين إطلاق النيتروجين في جذور النباتات.

·       تسخير تخمير الغاز:

يمكن أن يكون تخمير الغاز ، باستخدام الميكروبات لهضم ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون والميثان وتحويلهم إلى مواد كيميائية ، أحد أكثر الطرق فعالية من حيث التكلفة لتقليل الانبعاثات من العمليات الصناعية. يمكن للعلماء إنتاج إيثانول منخفض التكلفة ومواد كيميائية أخرى ، لإنتاج مواد كيميائية أساسية ومخزون وقود ، على الرغم من أنه يمكن تصنيعها من خلال طرق بتروكيماوية تقليدية منخفضة التكلفة.

·       التطعيم الجيني:

من خلال التخلص من الطفرات الجينية التي تسبب الأمراض الوراثية واستبدالها ، تمهد تقنيات تعديل الجينات ، مثل كريسبر ، الطريق للقاحات الجينية التي تستهدف الأمراض النادرة ذات الاختلافات الجينية البسيطة. يمكن أن يمتد هذا إلى أمراض أكثر تعقيدًا والقدرة على تصحيح الطفرات الجينية في الأجنة البشرية. من المتوقع أن يكون تسخير قوة علم المناعة والأورام جنبًا إلى جنب مع البيولوجيا التركيبية واللقاحات المستهدفة والعلاجات المناعية الذكية للسرطان أمرًا شائعًا مثل اللقاحات التقليدية.

·       أنظمة النسخ الذاتي:

في نظام التكاثر الذاتي ، تتكاثر الخلايا عن طريق الانقسام الخلوي من خلال عملية التمثيل الغذائي للعدوى مع الخلايا التي تعمل كمصانع صغيرة تتقارب مع الإنزيمات لتكوين بلايين ومليارات من النسخ من نفسها. أحد تطبيقات أنظمة النسخ الذاتي هو زرع سقالة في موقع الإصابة لإعطاء الخلايا المتجددة الذاتية بيئة مواتية. يمكن زرع هذه السقالة بالخلايا أو عوامل النمو أو السيتوكينات لتحفيز استجابات النمو الطبيعي. يمكن أيضًا زرع الخلايا على سقالة لتوليد بنية نسيجية وظيفية ، والتي يتم زرعها بعد ذلك. تطبيق آخر لأنظمة التكرار الذاتي في تصميم النباتات.

الخاتمة:

نستطيع ان نستنتج من السابق ذكره ان العالم اجمع يصب جهوده و تركيزه تجاه الاكتشافات العلمية الحديثة التي تسهل على الانسان القيام بمهامه اليومية , مع الحفاظ على صحته و في الوقت نفسه حماية ما حوله من بيئة بما تتضمنه من كائنات حية من نباتات و حيوانات و غيرها. لذلك فان العالم يوجه نظره و يركز ابحاثه في المجال الوحيد القادر على تحقيق هذا التوازن صعب الميراث, هذا المجال الصاعد الذي سوف يستقتب الالاف بل الملايين من الباحثين و الدارسين و الخبراء في شتى مجالات العلم, هذا المجال الذي سوف يغير العالم بمظهره القديم الذي اعتدنى عليه; و هذا المجال هو البيولوجيا التركيبية و ما تقدمه لنا من استخدامات و تطبيقات متنوعة تهدف الى تحقيق طفرة في الصناعة و الزراعة و الصحة و غيرها من فروع الحياة المختلفة.

المراجع

  1. ^ Bueso, F. Y. ., & Tangney, M. (2017). Synthetic Biology in the Driving Seat of the Bioeconomy. Trends in Biotechnology, 35(5), 373–378. http://doi.org/10.1016/j.tibtech.2017.02.002
  2. ^ Hunter, D. (2013). How to object to radically new technologies on the basis of justice: the case of synthetic biology. Bioethics, 27(8), 426-434.
  3. ^ Nakano، Tadashi؛ Eckford، Andrew W.؛ Haraguchi، Tokuko (12 سبتمبر 2013). Molecular Communication. Cambridge University Press. ISBN:978-1-107-02308-6. {{استشهاد بكتاب}}: الوسيط غير المعروف |name-list-format= تم تجاهله يقترح استخدام |name-list-style= (مساعدة)
  4. ^ Gutmann, A. (2011). The ethics of synthetic biology: guiding principles for emerging technologies. Hastings Center Report, 41(4), 17-22.
  5. ^ Schwille P (سبتمبر 2011). "Bottom-up synthetic biology: engineering in a tinkerer's world". Science. ج. 333 ع. 6047: 1252–4. Bibcode:2011Sci...333.1252S. DOI:10.1126/science.1211701. PMID:21885774.
  6. ^ Lentini R، Martín NY، Forlin M، Belmonte L، Fontana J، Cornella M، Martini L، Tamburini S، Bentley WE، Jousson O، Mansy SS (فبراير 2017). "Two-Way Chemical Communication between Artificial and Natural Cells". ACS Central Science. ج. 3 ع. 2: 117–123. DOI:10.1021/acscentsci.6b00330. PMC:5324081. PMID:28280778.
  7. ^ Noireaux V، Libchaber A (ديسمبر 2004). "A vesicle bioreactor as a step toward an artificial cell assembly". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. ج. 101 ع. 51: 17669–74. Bibcode:2004PNAS..10117669N. DOI:10.1073/pnas.0408236101. PMC:539773. PMID:15591347.
  8. ^ Théorie physico-chimique de la vie et générations spontanées, S. Leduc, 1910
  9. ^ Jacob, F.ß. & Monod, J. On the regulation of gene activity. Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. 26, 193–211 (1961).
  10. ^ Dirk Stemerding, Virgil Rerimassie (2013). Discourses on Synthetic Biology in Europe. The Hague: Rathenau Instituut. ص. 4. مؤرشف من الأصل في 7 يناير 2017. اطلع عليه بتاريخ أغسطس 2020. {{استشهاد بكتاب}}: تحقق من التاريخ في: |تاريخ الوصول= (مساعدة)
  11. ^ "Panel discussion". Proceedings of the Eighteenth Annual "OHOLO" Biological Conference on Strategies for the Control of Gene Expression held March 27·30, 1973, at Zichron Yaakov, Israel. Advances in Experimental Medicine and Biology. ج. Advances in Experimental Medicine and Biology, v. 44. 1974. ص. 405. CiteSeerX:10.1.1.612.3122. DOI:10.1007/978-1-4684-3246-6. ISBN:978-1-4684-3248-0.
  12. ^ Szybalski W، Skalka A (نوفمبر 1978). "Nobel prizes and restriction enzymes". Gene. ج. 4 ع. 3: 181–2. DOI:10.1016/0378-1119(78)90016-1. PMID:744485.
  13. ^ Elowitz MB، Leibler S (يناير 2000). "A synthetic oscillatory network of transcriptional regulators". Nature. ج. 403 ع. 6767: 335–8. DOI:10.1038/35002125. PMID:10659856.
  14. ^ Levskaya, A. et al. Synthetic biology: engineering Escherichia coli to see light. Nature 438, 441–442 (2005).
  15. ^ Basu, S., Gerchman, Y., Collins, C. H., Arnold, F. H. & Weiss, R. A synthetic multicellular system for programmed pattern formation. Nature 434,
  16. ^ Anderson, J. C., Clarke, E. J., Arkin, A. P. & Voigt, C. A. Environmentally controlled invasion of cancer cells by engineered bacteria. J. Mol. Biol. 355, 619–627 (2006).
  17. ^ "American scientist who created artificial life denies 'playing God'". The Telegraph. مايو 2010. مؤرشف من الأصل في 2019-12-10.
  18. ^ Chopra، Paras؛ Akhil Kamma. "Engineering life through Synthetic Biology". In Silico Biology. ج. 6.
  19. ^ Channon K، Bromley EH، Woolfson DN (أغسطس 2008). "Synthetic biology through biomolecular design and engineering". Current Opinion in Structural Biology. ج. 18 ع. 4: 491–8. DOI:10.1016/j.sbi.2008.06.006. PMID:18644449.
  20. ^ Stone، M (2006). "Life Redesigned to Suit the Engineering Crowd" (PDF). Microbe. ج. 1 ع. 12: 566–570. مؤرشف من الأصل في 2019-12-10.

[1][2][3][4]

  1. ^ dx.doi.org http://dx.doi.org/10.5999/aps.2020.01697.s003. اطلع عليه بتاريخ 2021-10-02. {{استشهاد ويب}}: الوسيط |title= غير موجود أو فارغ (مساعدة)
  2. ^ Kahl, Linda J; Endy, Drew (2013). "A survey of enabling technologies in synthetic biology". Journal of Biological Engineering (بالإنجليزية). 7 (1): 13. DOI:10.1186/1754-1611-7-13. ISSN:1754-1611. PMID:23663447. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط غير المعروف |PMCID= تم تجاهله يقترح استخدام |pmc= (help)صيانة الاستشهاد: دوي مجاني غير معلم (link)
  3. ^ Katz، Leonard؛ Chen، Yvonne Y؛ Gonzalez، Ramon؛ Peterson، Todd C؛ Zhao، Huimin؛ Baltz، Richard H (1 يوليو 2018). "Synthetic biology advances and applications in the biotechnology industry: a perspective". Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology. ج. 45 ع. 7: 449–461. DOI:10.1007/s10295-018-2056-y. ISSN:1476-5535.
  4. ^ ltd, Market Data Forecast. "MEA Synthetic Biology Market Size, Trends, Forecast | 2021 to 2026". Market Data Forecast (بالإنجليزية). Retrieved 2021-10-02.
مجلوبة من «https://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=علم_الأحياء_التركيبي&oldid=55498399»