Kemajuan yang cepat dalam ilmu genom dan sekilas ke dalam aplikasi potensinya telah memacu pengamat untuk memprediksi bahwa biologi akan menjadi ilmu terkemuka abad ke-21. Teknologi dan sumber daya yang dihasilkan oleh Human Genome Project dan lainnya penelitian genomik sudah memiliki dampak besar pada penelitian di ilmu-ilmu kehidupan.
Beberapa aplikasi saat ini dan potensi penelitian genom mencakup :
1. Kedokteran Molekular
Teknologi dan sumber daya dipromosikan oleh Human Genome Project mulai memiliki dampak yang mendalam pada penelitian biomedis dan berjanji untuk merevolusi spektrum yang lebih luas penelitian biologi dan kedokteran klinis.Semakin rinci peta genom telah membantu peneliti mencari gen yang berhubungan dengan puluhan kondisi genetik, termasuk distrofi myotonic, rapuh sindrom X, neurofibromatosis jenis 1 & 2, mewarisi kanker usus besar, penyakit Alzheimer, dan kanker payudara. Era baru obat molekul ditandai dengan mengobati gejala kurang dan lebih dengan melihat penyebab paling mendasar dari penyakit. Tes diagnostik yang lebih spesifik akan membuat pengobatan lebih dini dalam pengobatan penyakit yang tak terhitung jumlahnya. Peneliti medis juga akan mampu untuk merancang regimen terapi baru berdasarkan kelas obat, teknik imunoterapi, penghindaran dari kondisi lingkungan yang dapat memicu penyakit, dan kemungkinan augmentation atau bahkan penggantian gen yang rusak melalui terapi gen. contoh:
2. Energi dan Lingkungan Aplikasi
Pada tahun 1994, mengambil keuntungan dari kemampuan baru yang dikembangkan oleh proyek genom, DOE memprakarsai Program Genom Mikroba untuk urutan genom bakteri berguna dalam produksi energi, rehabilitasi lingkungan, pengurangan limbah beracun, dan industri pengolahan. Tindak-program, Genomic Program Ilmu (GSP) didasarkan pada data dan sumber daya dari Human Genome Project, Mikroba Genome Program, dan biologi sistem. GSP akan mempercepat pemahaman tentang sistem kehidupan yang dinamis untuk solusi untuk tantangan misi DOE dalam energi dan lingkungan. Meskipun ketergantungan kita pada dunia mikroba, kita tahu sedikit dari mereka atau sifat mereka: perkiraan adalah bahwa kurang dari 0,01% dari seluruh mikroba telah dibudidayakan dan dikarakterisasi. sekuensing genom mikroba akan membantu meletakkan dasar untuk pengetahuan yang pada akhirnya akan menguntungkan kesehatan manusia dan lingkungan. Perekonomian akan mendapatkan keuntungan dari aplikasi industri lebih lanjut kemampuan mikroba. Informasi yang didapat dari genom mikroba karakterisasi yang lengkap akan menyebabkan wawasan ke dalam pengembangan energi seperti bioteknologi terkait baru sebagai sistem fotosintesis, sistem mikroba yang berfungsi di lingkungan yang ekstrim, dan organisme yang dapat metabolisme sumber daya terbarukan tersedia dan bahan limbah dengan fasilitas yang sama. Manfaat yang diharapkan juga mencakup pengembangan produk baru yang beragam, proses, dan metode pengujian yang akan membuka pintu ke lingkungan yang lebih bersih.Biomanufacturing akan menggunakan bahan kimia beracun dan enzim untuk mengurangi biaya dan meningkatkan efisiensi proses industri. enzim mikroba telah digunakan untuk pemutih pulp kertas, denim batu mencuci, menghapus lipstik dari gelas, memecah pati dalam pembuatan bir, dan mengentalkan protein susu untuk produksi keju. Dalam arena kesehatan, urutan mikroba dapat membantu para peneliti menemukan gen manusia baru dan menjelaskan sifat penyakit-memproduksi patogen. Genomik mikroba juga akan membantu para peneliti farmasi mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana patogen menyebabkan penyakit mikroba. Sequencing mikroba ini akan membantu mengungkapkan kerentanan dan mengidentifikasi target obat baru. Mendapatkan pemahaman yang lebih dalam dunia mikroba juga akan memberikan wawasan ke dalam strategi dan batas-batas kehidupan di planet ini. Data yang dihasilkan dalam program ini muda telah membantu para ilmuwan mengidentifikasi jumlah minimum gen yang diperlukan untuk hidup dan mengkonfirmasi keberadaan sebuah kerajaan terbesar ketiga dalam kehidupan. Selain itu, teknik genetik baru sekarang memungkinkan kita untuk membangun lebih tepatnya keragaman mikroorganisme dan mengidentifikasi mereka yang kritis untuk memelihara atau memulihkan fungsi dan integritas ekosistem besar dan kecil; pengetahuan ini juga dapat berguna dalam monitoring dan memprediksi perubahan lingkungan. Akhirnya, studi tentang komunitas mikroba menyediakan model untuk memahami interaksi biologi dan sejarah evolusi. Contoh:
3. Penilaian Resiko
Memahami genom manusia akan memiliki dampak yang sangat besar pada kemampuan untuk menilai risiko yang ditimbulkan kepada individu oleh paparan agen beracun. Para ilmuwan tahu bahwa perbedaan genetika membuat beberapa orang lebih rentan dan lainnya lebih tahan terhadap agen tersebut. Jauh lebih banyak pekerjaan yang harus dilakukan untuk menentukan dasar genetik variabilitas tersebut. Pengetahuan ini secara langsung akan membahas DOE misi jangka panjang untuk memahami dampak dari eksposur tingkat rendah radiasi dan agen energi terkait lainnya, terutama dalam hal risiko kanker. Contoh:
6. Pertanian, Pembibitan Peternakan, dan Bioprocessing
Memahami dan genom hewan akan memungkinkan kita untuk membuat kuat, tanaman lebih tahan penyakit dan hewan - mengurangi biaya pertanian dan menyediakan konsumen dengan lebih bergizi, makanan bebas pestisida. Petani menggunakan benih buatan untuk tumbuh tanaman dan serangga-tahan kekeringan yang memerlukan pestisida sedikit atau tidak ada. Petani telah mampu meningkatkan output dan mengurangi limbah karena tanaman mereka dan lembu sapi yang sehat. Alternatif menggunakan untuk tanaman seperti tembakau telah ditemukan. Salah satu peneliti telah rekayasa genetika tanaman tembakau di laboratorium untuk menghasilkan enzim bakteri yang memecah bahan peledak seperti TNT dan dinitroglycerin. Limbah yang akan mengambil berabad-abad untuk memecah dalam tanah dapat dibersihkan dengan hanya menanam tanaman khusus di daerah tercemar.
Beberapa aplikasi saat ini dan potensi penelitian genom mencakup :
1. Kedokteran Molekular
Teknologi dan sumber daya dipromosikan oleh Human Genome Project mulai memiliki dampak yang mendalam pada penelitian biomedis dan berjanji untuk merevolusi spektrum yang lebih luas penelitian biologi dan kedokteran klinis.Semakin rinci peta genom telah membantu peneliti mencari gen yang berhubungan dengan puluhan kondisi genetik, termasuk distrofi myotonic, rapuh sindrom X, neurofibromatosis jenis 1 & 2, mewarisi kanker usus besar, penyakit Alzheimer, dan kanker payudara. Era baru obat molekul ditandai dengan mengobati gejala kurang dan lebih dengan melihat penyebab paling mendasar dari penyakit. Tes diagnostik yang lebih spesifik akan membuat pengobatan lebih dini dalam pengobatan penyakit yang tak terhitung jumlahnya. Peneliti medis juga akan mampu untuk merancang regimen terapi baru berdasarkan kelas obat, teknik imunoterapi, penghindaran dari kondisi lingkungan yang dapat memicu penyakit, dan kemungkinan augmentation atau bahkan penggantian gen yang rusak melalui terapi gen. contoh:
- Peningkatan diagnosis penyakit
- Deteksi kecenderungan genetik terhadap penyakit
- Desain obat rasional
- Terapi gen dan sistem kontrol untuk obat
- Pharmacogenomics "custom obat"
2. Energi dan Lingkungan Aplikasi
Pada tahun 1994, mengambil keuntungan dari kemampuan baru yang dikembangkan oleh proyek genom, DOE memprakarsai Program Genom Mikroba untuk urutan genom bakteri berguna dalam produksi energi, rehabilitasi lingkungan, pengurangan limbah beracun, dan industri pengolahan. Tindak-program, Genomic Program Ilmu (GSP) didasarkan pada data dan sumber daya dari Human Genome Project, Mikroba Genome Program, dan biologi sistem. GSP akan mempercepat pemahaman tentang sistem kehidupan yang dinamis untuk solusi untuk tantangan misi DOE dalam energi dan lingkungan. Meskipun ketergantungan kita pada dunia mikroba, kita tahu sedikit dari mereka atau sifat mereka: perkiraan adalah bahwa kurang dari 0,01% dari seluruh mikroba telah dibudidayakan dan dikarakterisasi. sekuensing genom mikroba akan membantu meletakkan dasar untuk pengetahuan yang pada akhirnya akan menguntungkan kesehatan manusia dan lingkungan. Perekonomian akan mendapatkan keuntungan dari aplikasi industri lebih lanjut kemampuan mikroba. Informasi yang didapat dari genom mikroba karakterisasi yang lengkap akan menyebabkan wawasan ke dalam pengembangan energi seperti bioteknologi terkait baru sebagai sistem fotosintesis, sistem mikroba yang berfungsi di lingkungan yang ekstrim, dan organisme yang dapat metabolisme sumber daya terbarukan tersedia dan bahan limbah dengan fasilitas yang sama. Manfaat yang diharapkan juga mencakup pengembangan produk baru yang beragam, proses, dan metode pengujian yang akan membuka pintu ke lingkungan yang lebih bersih.Biomanufacturing akan menggunakan bahan kimia beracun dan enzim untuk mengurangi biaya dan meningkatkan efisiensi proses industri. enzim mikroba telah digunakan untuk pemutih pulp kertas, denim batu mencuci, menghapus lipstik dari gelas, memecah pati dalam pembuatan bir, dan mengentalkan protein susu untuk produksi keju. Dalam arena kesehatan, urutan mikroba dapat membantu para peneliti menemukan gen manusia baru dan menjelaskan sifat penyakit-memproduksi patogen. Genomik mikroba juga akan membantu para peneliti farmasi mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana patogen menyebabkan penyakit mikroba. Sequencing mikroba ini akan membantu mengungkapkan kerentanan dan mengidentifikasi target obat baru. Mendapatkan pemahaman yang lebih dalam dunia mikroba juga akan memberikan wawasan ke dalam strategi dan batas-batas kehidupan di planet ini. Data yang dihasilkan dalam program ini muda telah membantu para ilmuwan mengidentifikasi jumlah minimum gen yang diperlukan untuk hidup dan mengkonfirmasi keberadaan sebuah kerajaan terbesar ketiga dalam kehidupan. Selain itu, teknik genetik baru sekarang memungkinkan kita untuk membangun lebih tepatnya keragaman mikroorganisme dan mengidentifikasi mereka yang kritis untuk memelihara atau memulihkan fungsi dan integritas ekosistem besar dan kecil; pengetahuan ini juga dapat berguna dalam monitoring dan memprediksi perubahan lingkungan. Akhirnya, studi tentang komunitas mikroba menyediakan model untuk memahami interaksi biologi dan sejarah evolusi. Contoh:
- Gunakan mikroba penelitian genomik untuk menciptakan sumber energi baru (biofuel)
- Gunakan mikroba penelitian genomik untuk mengembangkan teknik pemantauan lingkungan untuk mendeteksi polutan
- Gunakan mikroba penelitian genomik untuk aman, rehabilitasi lingkungan efisien
- Gunakan mikroba penelitian genomik untuk penyerapan karbon
3. Penilaian Resiko
Memahami genom manusia akan memiliki dampak yang sangat besar pada kemampuan untuk menilai risiko yang ditimbulkan kepada individu oleh paparan agen beracun. Para ilmuwan tahu bahwa perbedaan genetika membuat beberapa orang lebih rentan dan lainnya lebih tahan terhadap agen tersebut. Jauh lebih banyak pekerjaan yang harus dilakukan untuk menentukan dasar genetik variabilitas tersebut. Pengetahuan ini secara langsung akan membahas DOE misi jangka panjang untuk memahami dampak dari eksposur tingkat rendah radiasi dan agen energi terkait lainnya, terutama dalam hal risiko kanker. Contoh:
- Menilai kesehatan kerusakan dan risiko yang disebabkan oleh paparan radiasi, termasuk paparan dosis rendah
- Menilai kesehatan kerusakan dan risiko yang disebabkan oleh paparan bahan kimia mutagenik dan racun penyebab kanker
- Mengurangi kemungkinan mutasi diwariskan
4. Bioarchaeology, Antropologi, Evolusi, dan Migrasi Manusia
Memahami genomik akan membantu kita memahami evolusi manusia dan biologi umum kita berbagi dengan semua kehidupan. genomik Perbandingan antara manusia dan organisme lainnya seperti tikus sudah telah menyebabkan gen sama yang berhubungan dengan penyakit dan sifat. studi banding lebih lanjut akan membantu menentukan fungsi belum-diketahui dari ribuan gen lainnya. Membandingkan urutan DNA dari genom seluruh mikroba differerent akan memberikan wawasan baru tentang hubungan antara tiga kerajaan kehidupan: archaebacteria, eukariota, dan prokariota. Contoh:
- Studi evolusi melalui mutasi germline dalam garis keturunan
- Studi migrasi dari kelompok populasi yang berbeda berdasarkan warisan genetik perempuan
- Studi mutasi pada kromosom Y untuk menelusuri garis keturunan dan migrasi dari laki-laki
- Bandingkan breakpoints dalam evolusi mutasi dengan usia populasi dan peristiwa sejarah
5. DNA Forensik (Identifikasi)
Setiap jenis organisme dapat diidentifikasi dengan pemeriksaan DNA sekuens unik dengan species. Mengidentifikasi individu adalah kurang tepat, meskipun saat sekuensing DNA teknologi kemajuan lebih lanjut, karakterisasi langsung dari segmen DNA yang sangat besar, dan bahkan mungkin seluruh genom, akan menjadi mudah dan praktis dan akan memungkinkan identifikasi individu yang tepat. Untuk mengidentifikasi individu, ilmuwan forensik DNA scan daerah sekitar 10 yang berbeda dari orang ke orang dan menggunakan data tersebut untuk membuat profil DNA dari individu (terkadang disebut sidik jari DNA). Ada kesempatan yang sangat kecil bahwa orang lain memiliki profil DNA yang sama untuk satu set tertentu daerah. Contoh:
Setiap jenis organisme dapat diidentifikasi dengan pemeriksaan DNA sekuens unik dengan species. Mengidentifikasi individu adalah kurang tepat, meskipun saat sekuensing DNA teknologi kemajuan lebih lanjut, karakterisasi langsung dari segmen DNA yang sangat besar, dan bahkan mungkin seluruh genom, akan menjadi mudah dan praktis dan akan memungkinkan identifikasi individu yang tepat. Untuk mengidentifikasi individu, ilmuwan forensik DNA scan daerah sekitar 10 yang berbeda dari orang ke orang dan menggunakan data tersebut untuk membuat profil DNA dari individu (terkadang disebut sidik jari DNA). Ada kesempatan yang sangat kecil bahwa orang lain memiliki profil DNA yang sama untuk satu set tertentu daerah. Contoh:
- Identifikasi calon tersangka yang mungkin cocok dengan bukti DNA di TKP
- membebaskan orang yang bersalah dalam tuduhan kejahatan
- Mengidentifikasi kejahatan dan korban bencana
- Identifikasi spesies langka dan dilindungi sebagai bantuan kepada pejabat satwa liar (dapat digunakan untuk para pemburu menuntut)
- Mendeteksi bakteri dan organisme lain yang dapat mencemari udara, air, tanah, dan makanan
- Match organ donor dengan penerima dalam program-program transplantasi
- Tentukan silsilah untuk bibit bibit atau ternak
- Mengotentikasi habis pakai seperti kaviar dan anggur
6. Pertanian, Pembibitan Peternakan, dan Bioprocessing
Memahami dan genom hewan akan memungkinkan kita untuk membuat kuat, tanaman lebih tahan penyakit dan hewan - mengurangi biaya pertanian dan menyediakan konsumen dengan lebih bergizi, makanan bebas pestisida. Petani menggunakan benih buatan untuk tumbuh tanaman dan serangga-tahan kekeringan yang memerlukan pestisida sedikit atau tidak ada. Petani telah mampu meningkatkan output dan mengurangi limbah karena tanaman mereka dan lembu sapi yang sehat. Alternatif menggunakan untuk tanaman seperti tembakau telah ditemukan. Salah satu peneliti telah rekayasa genetika tanaman tembakau di laboratorium untuk menghasilkan enzim bakteri yang memecah bahan peledak seperti TNT dan dinitroglycerin. Limbah yang akan mengambil berabad-abad untuk memecah dalam tanah dapat dibersihkan dengan hanya menanam tanaman khusus di daerah tercemar.
Komentar
Posting Komentar