12 POSTĘPÓW W BIOLOGII W CIĄGU OSTATNICH 30 LAT - BIOLOGIA - 2026

W ciągu ostatnich 30 lat biologia poczyniła wielkie postępy. Te postępy w świecie nauki wykraczają poza wszystkie obszary otaczające człowieka, bezpośrednio wpływając na dobrobyt i ogólny rozwój społeczeństwa.

Jako dziedzina nauk przyrodniczych biologia koncentruje swoje zainteresowania na badaniu wszystkich żywych organizmów. Każdego dnia innowacje technologiczne umożliwiają bardziej szczegółowe badanie struktur, z których składają się gatunki z pięciu królestw przyrody: zwierząt, roślin, monera, protista i grzybów.

Ludzki genom. Źródło: dzięki uprzejmości: National Human Genome Research Institute, za pośrednictwem Wikimedia Commons

W ten sposób biologia rozszerza swoje badania i oferuje nowe alternatywy dla różnych sytuacji, które dotykają istoty żywe. W ten sam sposób dokonuje odkryć nowych gatunków i gatunków już wymarłych, co pomaga wyjaśnić niektóre pytania związane z ewolucją.

Jednym z głównych osiągnięć tych postępów jest to, że wiedza ta rozprzestrzeniła się poza granice badacza, docierając do codziennego środowiska.

Obecnie terminy takie jak bioróżnorodność, ekologia, przeciwciała i biotechnologia nie są do wyłącznego użytku specjalisty; Jego wykorzystanie i wiedza na ten temat jest częścią codziennego życia wielu ludzi niezwiązanych ze światem naukowym.

Najbardziej wybitne postępy w biologii w ciągu ostatnich 30 lat

Interferencja RNA

W 1998 roku opublikowano serię badań dotyczących RNA. Stanowią one, że ekspresja genów jest kontrolowana przez mechanizm biologiczny zwany interferencją RNA.

Dzięki temu RNAi możliwe jest wyciszenie określonych genów genomu w sposób potranskrypcyjny. Osiągają to małe cząsteczki dwuniciowego RNA.

Te cząsteczki działają poprzez blokowanie translacji i syntezy białek, która zachodzi w genach mRNA. W ten sposób kontrolowano by działanie niektórych patogenów wywołujących poważne choroby.

RNAi to narzędzie, które miało wielki wkład w obszarze terapeutycznym. Obecnie technologia ta jest wykorzystywana do identyfikacji cząsteczek o potencjale terapeutycznym przeciwko różnym chorobom.

Sklonowano pierwszego dorosłego ssaka

Pierwsza praca, w której sklonowano ssaka, została przeprowadzona w 1996 r. Przez naukowców na udomowionej samicy owiec.

Do przeprowadzenia eksperymentu wykorzystano komórki somatyczne z gruczołów mlecznych w stanie dorosłym. Zastosowanym procesem był transfer jądra. Powstała owca o imieniu Dolly rosła i rozwijała się, mogąc rozmnażać się naturalnie bez żadnych niedogodności.

Mapowanie ludzkiego genomu

Zmaterializowanie się tego wielkiego biologicznego postępu zajęło ponad 10 lat, co było możliwe dzięki wkładowi wielu naukowców z całego świata. W 2000 roku grupa badaczy przedstawiła niemal ostateczną mapę ludzkiego genomu. Ostateczna wersja pracy została ukończona w 2003 roku.

Ta mapa ludzkiego genomu pokazuje lokalizację każdego z chromosomów, które zawierają wszystkie informacje genetyczne osobnika. Dzięki tym danym specjaliści mogą poznać wszystkie szczegóły chorób genetycznych i wszelkie inne aspekty, które chcą zbadać.

Komórki macierzyste z komórek skóry

Przed 2007 rokiem uzyskano informację, że pluripotencjalne komórki macierzyste znajdowano tylko w embrionalnych komórkach macierzystych.

W tym samym roku dwa zespoły amerykańskich i japońskich naukowców przeprowadziły badanie, w którym udało im się odwrócić dorosłe komórki skóry, aby mogły działać jako pluripotencjalne komórki macierzyste. Mogą się one różnicować, stając się każdym innym typem komórki.

Odkrycie nowego procesu, w którym zmienia się „programowanie” komórek nabłonka, otwiera drogę do obszaru badań medycznych.

Robotyczne kończyny ciała kontrolowane przez mózg

W 2000 roku naukowcy z Duke University Medical Center wszczepili kilka elektrod do mózgu małpy. Celem było, aby to zwierzę mogło sprawować kontrolę nad kończyną robota, umożliwiając w ten sposób zbieranie pożywienia.

W 2004 roku opracowano nieinwazyjną metodę wychwytywania fal pochodzących z mózgu i wykorzystania ich do sterowania urządzeniami biomedycznymi. To było w 2009 roku, kiedy Pierpaolo Petruzziello został pierwszym człowiekiem, który za pomocą robotycznej ręki mógł wykonywać skomplikowane ruchy.

Był w stanie to osiągnąć, wykorzystując sygnały neurologiczne z mózgu, które były odbierane przez nerwy ramienia.

Edycja bazy genomu

Naukowcy opracowali bardziej precyzyjną technikę niż edycja genów, naprawiając znacznie mniejsze segmenty genomu: podstawy. Dzięki temu można podstawiać zasady DNA i RNA, rozwiązując pewne specyficzne mutacje, które mogą być związane z chorobami.

CRISPR 2.0 może zastąpić jedną z zasad bez zmiany struktury DNA lub RNA. Specjalistom udało się zmienić adeninę (A) na guaninę (G), „oszukując” ich komórki do naprawy DNA.

W ten sposób bazy AT stały się parą GC. Technika ta przepisuje błędy w kodzie genetycznym, bez konieczności wycinania i zastępowania całych obszarów DNA.

Nowatorska immunoterapia przeciw rakowi

Ta nowa terapia opiera się na atakowaniu DNA narządu zawierającego komórki rakowe. Nowy lek stymuluje układ odpornościowy i jest stosowany w przypadkach czerniaka.

Może być również stosowany w nowotworach, których komórki rakowe mają tak zwany „niedobór naprawy niedopasowania”. W takim przypadku układ odpornościowy rozpoznaje te komórki jako obce i eliminuje je.

Lek został zatwierdzony przez Amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków (FDA).

Terapia genowa

Jedną z najczęstszych genetycznych przyczyn śmierci niemowląt jest rdzeniowy zanik mięśni typu 1. U tych noworodków brakuje białka w neuronach ruchowych rdzenia kręgowego. Powoduje to osłabienie mięśni i zatrzymanie oddychania.

Niemowlęta z tą chorobą mają nową możliwość ratowania życia. Jest to technika, która wykorzystuje brakujący gen w neuronach kręgosłupa. Posłaniec to nieszkodliwy wirus zwany wirusem związanym z adenowirusem (AAV).

Terapia genowa AAV9, w której gen białka nie występuje w neuronach w rdzeniu kręgowym, jest podawana dożylnie. W dużym odsetku przypadków, w których zastosowano tę terapię, dzieci mogły jeść, siedzieć, mówić, a niektóre nawet biegać.

Insulina ludzka dzięki technologii rekombinacji DNA

Produkcja ludzkiej insuliny za pomocą technologii rekombinacji DNA stanowi ważny postęp w leczeniu pacjentów z cukrzycą. Pierwsze badania kliniczne z rekombinowaną ludzką insuliną u ludzi rozpoczęto w 1980 roku.

Dokonano tego poprzez oddzielne wytworzenie łańcuchów A i B cząsteczki insuliny, a następnie połączenie ich za pomocą technik chemicznych. Obecnie proces rekombinacji przebiega inaczej od 1986 roku. Ludzki kod genetyczny proinsuliny jest wstawiany do komórek Escherichia coli.

Są one następnie uprawiane przez fermentację w celu wytworzenia proinsuliny. Peptyd łącznikowy jest enzymatycznie odszczepiany od proinsuliny w celu wytworzenia ludzkiej insuliny.

Zaletą tego rodzaju insuliny jest szybsze działanie i niższa immunogenność niż wieprzowina czy wołowina.

Rośliny transgeniczne

W 1983 roku wyhodowano pierwsze rośliny transgeniczne.

Po 10 latach pierwsza genetycznie zmodyfikowana roślina została skomercjalizowana w Stanach Zjednoczonych, a dwa lata później pasta pomidorowa wyprodukowana z rośliny GM (zmodyfikowanej genetycznie) weszła na rynek europejski.

Od tego momentu co roku na całym świecie odnotowuje się modyfikacje genetyczne roślin. Ta transformacja roślin odbywa się w procesie transformacji genetycznej, w którym wstawiany jest egzogenny materiał genetyczny

Podstawą tych procesów jest uniwersalny charakter DNA, zawierający informację genetyczną większości organizmów żywych.

Rośliny te charakteryzują się jedną lub więcej z następujących właściwości: tolerancja na herbicydy, odporność na szkodniki, zmodyfikowane aminokwasy lub skład tłuszczu, męskosterylność, zmiana koloru, późne dojrzewanie, wstawienie markera selekcyjnego lub odporność na infekcje wirusowe.

Odkrycie 79. organu ludzkiego ciała

Chociaż Leonardo Da Vinci opisał to już ponad 500 lat temu, biologia i anatomia uważały krezkę za zwykły fałd tkanki, bez żadnego medycznego znaczenia.

Jednak w 2017 roku nauka uznała krezkę za 79. organ, więc została dodana do Gray's Anatomy, podręcznika dla anatomów.

Powodem jest to, że naukowcy uważają obecnie, że krezka jest narządem, który tworzy podwójną fałdę otrzewnej, będąc łącznikiem między jelitem a ścianą brzucha.

Kiedyś został sklasyfikowany jako narząd, teraz należy przeprowadzić więcej badań nad jego prawdziwym znaczeniem w anatomii człowieka oraz w jaki sposób może pomóc w diagnozowaniu niektórych chorób lub przeprowadzaniu mniej inwazyjnych operacji.

Darowizna narządów ustąpi miejsca drukowaniu 3D

Druk 3D jest jednym z najważniejszych osiągnięć nauki ostatnich dziesięcioleci, zwłaszcza na poziomie praktycznym, będąc narzędziem zmieniającym wiele sektorów gospodarki i dużą część badań naukowych.

Jednym z rozważanych już zastosowań jest masowy rozwój narządów, ponieważ postępy mogą pozwolić na reprodukcję złożonych ludzkich tkanek w celu ich chirurgicznego wszczepienia.

Bibliografia

1. SINC (2019) Dziesięć postępów naukowych roku 2017, które zmieniły świat en
2. Bruno Martín (2019). Nagroda dla biologa, który odkrył symbiozę człowieka z bakteriami. Kraj. Odzyskany z elpais.com.
3. Mariano Artigas (1991). Nowe postępy w biologii molekularnej: inteligentne geny. Grupa nauki, rozumu i wiary. Uniwersytet Nawarry. Odzyskany z.unav.edu.
4. Kaitlin Goodrich (2017). 5 ważnych przełomów w biologii ostatnich 25 lat. Scape mózgu. Odzyskany z brainscape.com
5. National Academy of Sciences Engineering Medicine (2019). Ostatnie postępy w biologii rozwojowej. Odzyskany z nap.edu.
6. Emily Mullin (2017). CRISPR 2.0, zdolny do edycji pojedynczej bazy DNA, może wyleczyć dziesiątki tysięcy mutacji. Przegląd technologii MIT. Odzyskany z technologyreview.es.