Nghiên cứu gợi ý mối quan hệ giữa vi mạch và tổng hợp gen

Nghiên cứu mới tại Đại học Cincinnati cho thấy rằng sự sống tổng hợp có thể được tạo ra trong tương lai gần dựa trên sự so sánh với sự tiến hóa của vi mạch. 

Andrew Steckl, giáo sư tại trường đại học và là Nhà nghiên cứu nổi bật của Ohio, tin rằng những tiến bộ lớn trong tổng hợp gen có thể sớm đưa đến việc sản xuất gen trên quy mô lớn. Làm việc với sinh viên Joseph Riolo, hai người đã sử dụng lịch sử phát triển của vi mạch và các nền tảng phần mềm máy tính lớn để tạo ra một mô hình dự đoán. Mô hình này sau đó được sử dụng để hiểu về sinh học tổng hợp.

Hiểu về Sinh học Tổng hợp

“Không có sự tương tự nào là hoàn hảo. DNA không đáp ứng một số định nghĩa của mã số hóa,” Riolo nói. “Nhưng có rất nhiều cách bộ gen và mã code phần mềm có thể so sánh được.”

Nghiên cứu tại Đại học Cincinnati đã chứng minh rằng sinh học tổng hợp có tiềm năng trở thành “sự tiến bộ công nghệ kỷ nguyên tiếp theo của con người sau điện tử và internet.”

Có nhiều ứng dụng tiềm năng cho điều này, chẳng hạn như tạo ra các loại nhiên liệu sinh học mới để phát triển các phương pháp điều trị y tế. 

Theo Steckl, chúng ta có thể sử dụng sự phát triển của vi mạch như một hướng dẫn để suy đoán tốc độ và chi phí sản xuất sự sống tổng hợp và quỹ đạo nó có thể theo đuổi.

Bài viết được xuất bản tập trung vào sự so sánh và tương đồng giữa các ngôn ngữ mã hóa sinh học và số hóa về mặt bảng chữ cái, từ và câu. Với điều đó, các tác giả nói rằng mã hóa DNA chỉ là một phần của câu chuyện phức tạp về gen. 

Steckl là một giáo sư nổi bật, đồng thời giữ các vị trí tại các bộ môn kỹ thuật điện, kỹ thuật sinh học và kỹ thuật vật liệu tại Trường Kỹ thuật và Khoa học Ứng dụng của UC.

“Có tất cả các cảnh báo, nhưng chúng ta cần một sự so sánh thứ tự零 để bắt đầu con đường này,” Steckl nói. “Chúng ta có thể so sánh sự phức tạp của việc lập trình một máy bay chiến đấu hoặc xe tự hành trên sao Hỏa với sự phức tạp liên quan đến việc tạo ra một bộ gen của một loại vi khuẩn? Liệu chúng có cùng cấp độ hay phức tạp hơn nhiều?

“Hoặc các sinh vật sinh học phức tạp hơn nhiều và đại diện cho việc ‘lập trình’ phức tạp nhất từ trước đến nay — vì vậy không có cách nào có thể nhân bản nó một cách nhân tạo — hoặc có thể chúng có cùng cấp độ như tạo mã cho một máy bay chiến đấu F-35 hoặc một chiếc xe hơi sang trọng, vì vậy có thể nó có thể được thực hiện.”

Tổng hợp Gen Người Nhân tạo

Theo nghiên cứu, giá cả của việc chỉnh sửa gen và tổng hợp bộ gen đã giảm gần một nửa mỗi hai năm kể từ năm 2010, tương tự như Định luật Moore. 

“Điều này có nghĩa là tổng hợp một bộ gen người nhân tạo có thể có giá khoảng 1 triệu đô la và các ứng dụng đơn giản hơn như một loại vi khuẩn tùy chỉnh có thể được tổng hợp với giá chỉ 4.000 đô la,” các tác giả cho biết.

“Sự kết hợp giữa sự phức tạp có thể vượt qua và chi phí vừa phải này đã chứng minh sự hào hứng của giới học thuật đối với sinh học tổng hợp và sẽ tiếp tục truyền cảm hứng cho sự quan tâm đến các quy tắc của sự sống.”

Steckl cho biết rằng kỹ thuật sinh học có thể trở thành rất quan trọng đối với gần như mọi ngành công nghiệp và khoa học.

“Tôi thấy một mối tương quan giữa cách tính toán đã tiến hóa như một lĩnh vực. Bây giờ bạn thấy tính toán nặng trong mọi lĩnh vực khoa học,” Steckl nói. “Tôi thấy điều gì đó tương tự đang xảy ra trong thế giới sinh học và kỹ thuật sinh học. Sinh học là ở mọi nơi. Sẽ rất thú vị khi xem những thứ này tiến hóa.”

Về việc tạo ra sự sống nhân tạo, các tác giả cho biết đó là điều gì đó mang lại trách nhiệm to lớn. 

“Điều đó không phải là điều gì đó nên được xem nhẹ,” Steckl nói. “Điều đó không đơn giản như chúng ta nên làm điều đó vì chúng ta có thể làm điều đó. Người ta cũng nên xem xét các ý nghĩa triết học hoặc thậm chí tôn giáo.”