Вы знаёмыя з накіраванай эвалюцыяй? Звычайна эвалюцыя - гэта вельмі павольны працэс, які патрабуе тысячагоддзяў, а не дзесяцігоддзяў, каб выявіць значныя змены і генетычныя мутацыі. Ці можа робататэхніка мець месца ў такой навуцы? Аднак былі зроблены навуковыя прарывы, якія дазваляюць даследчыкам значна паскорыць гэты працэс, даючы ім магчымасць хутка ствараць новыя бялкі і іншыя малекулы ў сваёй лабараторыі.
Гэтая новая, але ўжо шырока адаптаваная практыка вядомая як накіраваная эвалюцыя або карацей кажучы DE. Гэта дапамагае навукоўцам у розных галінах, такіх як стварэнне новых антыцелаў для лячэння такіх захворванняў, як рак і іншыя. Гэта можа дапамагчы стварыць ферменты, паколькі яны выкарыстоўваюцца ў вытворчасці біяпаліва, або дапамагчы з візуалізацыямі, якія з'яўляюцца часткай магнітна-рэзананснай тамаграфіі (МРТ).
Хутчэй за прыроду
Даследчыкі пад кіраўніцтвам Кевіна Эсвельта распрацавалі новую рабатызаваных платформу, якая дазваляе ім адначасова сачыць за сотнямі папуляцый мікробаў і сачыць за тым, як развіваюцца вавёркі і іншыя малекулы. Робат таксама можа дапамагчы выратаваць папуляцыі ад вымірання, калі яны змагаюцца за выжыванне.
У якасці базавых ведаў для разумення гэтага даследавання робатызаваныя платформы выкарыстоўваюцца ў многіх галінах даследаванняў, у тым ліку геннай інжынерыі клетак. Накіраваная эвалюцыя - гэта метад, які паскарае назапашванне і адбор новых мутацый. Разуменне эвалюцыі мае жыццёва важнае значэнне для распрацоўкі новых лекаў і вакцын і інжынерных клетак для іншых мэтаў.
Тэхніка даследавання, апісаная ў гэтым артыкуле, якую даследчыкі назвалі фагавай і амаль бесперапыннай эвалюцыяй з дапамогай робатаў (PRANCE), дазваляе супадаць яшчэ шмат эвалюцыйных траекторый, павялічваючы шанцы на поспех. Робатызаваныя платформы дапамагаюць аўтаматызаваць эксперыменты, якія ў іншым выпадку былі б цяжкімі, працаёмкімі або немагчыма выканаць.
Малекулы і вавёркі на хуткай паласе
Пад кіраўніцтвам прафесара Марціна А. Новака Эвалюцыя робатаў Лабараторыя распрацоўвае новыя тэхналогіі для адсочвання эвалюцыі клеткавых папуляцый на працягу працяглых перыядаў. Адна з праблем, з якой вырашаецца гэтая група, - гэта як назіраць за тым, што адбываецца падчас эвалюцыйнага працэсу, не ўмешваючыся ў яго. Напрыклад, яны падумалі аб вырашэнні праблемы, правёўшы эксперыменты ў віртуальнай рэальнасці, не ведаючы пра гэта.
Лабараторыя Robotic Evolution Laboratory паставіла яго ў высокім дазволе мікраскоп да робата, рухі якога кіруюцца кампутарам. Гэта дазваляе адначасова выявіць сотні мікробных калоній. Дазваляючы ім адначасова адсочваць сотні папуляцый мікробаў, калі яны выпрацоўваюць новыя бялкі або іншыя малекулы, гэта можа быць выкарыстана для распрацоўкі лекаў або для лепшага разумення таго, як працуе эвалюцыя.
Каментары і заключэнне
«Традыцыйна накіраваная эвалюцыя была значна больш мастацтвам, чым навукай, не кажучы ўжо пра інжынерную дысцыпліну. І гэта застаецца праўдай, пакуль вы не зможаце сістэматычна даследаваць розныя перастаноўкі і назіраць за вынікамі», — кажа Кевін Эсвелт, дацэнт Медыялабараторыі Масачусецкага тэхналагічнага інстытута і старэйшы аўтар новага даследавання.
«Робат можа няньчыць гэтую папуляцыю вірусаў, вымяраючы гэтыя паказанні, што дазваляе яму бачыць, ці працуюць вірусы добра, ці яны сапраўды змагаюцца, і трэба нешта зрабіць, каб ім дапамагчы», - кажа Эрыка А. ДэБенедыкціс.
Таксама цікава: Граменер выкарыстоўвае ІІ для падліку пінгвінаў для вывучэння і выратавання іх
«Мы можам наладзіць гэтыя эвалюцыі ў рэжыме рэальнага часу, у залежнасці ад таго, наколькі добра гэтыя эвалюцыі адбываюцца», - кажа Эма Дж. Чоры. «Мы можам сказаць, калі эксперымент завяршыўся, і мы можам змяніць навакольнае асяроддзе, што дае нам значна больш удараў па варотах, што выдатна як з пункту гледжання біяінжынерыі, так і з пункту гледжання фундаментальнай навукі».
«Наша сістэма дазваляе нам рэальна ажыццяўляць гэтыя эвалюцыі з значна большым разуменнем таго, што адбываецца ў сістэме», — дадае Чоры. «Мы можам даведацца пра гісторыю эвалюцыі, а не толькі пра канчатковую кропку».
Робатызаваныя платформы становяцца ўсё больш шырока выкарыстоўванымі даследчыкамі па ўсім свеце. Выкарыстоўваючы розныя ўмовы, PRANCE можа паралельна развівацца ў 100 разоў больш папуляцый. PRANCE можа дапамагчы выратаваць папуляцыі ад вымірання, калі яны змагаюцца за выжыванне. Робатызаваныя платформы значна скарачаюць час і намаганні, неабходныя для назірання за эвалюцыйным працэсам, не эксперыментуючы на ім.
Для атрымання дадатковай інфармацыі вы таксама можаце азнаёміцца з Навіны MIT або папера "Сістэматычная малекулярная эвалюцыя дазваляе надзейнае адкрыццё біямалекул” Эрыкі А. ДэБенедыкціс, Эмы Дж. Чоры, Даны У. Грэтан, Браяна Ванга, Стэфана Голаса і Кевіна М. Эсвельта, які быў апублікаваны 30 снежня 2021 года.
YouTube: Нобелеўская прэмія па хіміі за 2018 год: накіраваная эвалюцыя і фагавая дысплея — калі казаць пра хімію
Націскаючы кнопку «Прайграць», вы згаджаецеся з умовамі YouTube Умовы прадастаўлення паслуг і Палітыка прыватнасьціДадзеныя могуць перадавацца ў YouTube/Google.
