Biologi sintetis

Definisi

Biologi sintetis dilihat secara berbeda oleh ahli biologi dan insinyur. Awalnya dilihat sebagai bagian dari biologi, dalam beberapa tahun terakhir peran teknik elektro dan kimia menjadi lebih penting. Sebagai contoh, satu deskripsi menunjuk biologi sintetis sebagai "disiplin yang muncul yang menggunakan prinsip-prinsip teknik untuk merancang dan merakit komponen biologi". Yang lain menggambarkannya sebagai "bidang ilmiah baru yang muncul di mana TIK, bioteknologi dan nanoteknologi bertemu dan saling menguatkan".

Definisi biologi sintetis juga diperdebatkan dalam ilmu manusia, seni dan politik. Satu definisi populer:
"merancang dan membangun modul biologis, sistem biologis, dan mesin biologis, atau merancang ulang sistem biologis yang telah ada untuk tujuan yang berguna".
Aspek fungsional dari definisi ini berakar pada biologi molekular dan bioteknologi.
Sebagai penggunaan istilah telah berkembang, biologi sintetis baru-baru ini didefinisikan sebagai desain buatan dan rekayasa sistem biologis dan organisme hidup untuk tujuan meningkatkan aplikasi untuk industri atau penelitian biologi.
Biologi sintetis secara tradisional telah dibagi menjadi dua pendekatan yang berbeda. Biologi sintetis atas-bawah melibatkan penggunaan teknik-teknik rekayasa metabolik dan genetika untuk memberikan fungsi-fungsi baru pada sel-sel hidup. Biologi sintetis bawah-atas melibatkan penciptaan sistem biologis baru secara in vitro dengan menyatukan komponen biomolekuler 'tidak hidup', sering kali dengan tujuan membangun sel buatan. Sistem biologis dengan demikian dirakit modul-demi-modul. Sistem ekspresi protein bebas sel sering digunakan, seperti halnya mesin molekuler berbasis membran. Ada upaya yang meningkat untuk menjembatani kesenjangan antara pendekatan ini dengan membentuk hibrida/sel sintetis, dan rekayasa komunikasi antara sel sintetis dan sel asli.

Sejarah

Penggunaan pertama yang dapat diidentifikasi dari istilah "biologi sintetis" adalah dalam publikasi Stéphane Leduc dari Théorie physico-chimique de la vie et générations spontanées (1910)  dan La Biologie Synthétique (1912).
Sebuah interpretasi kontemporer dari biologi sintetis diberikan oleh ahli genetika Polandia Wacław Szybalski dalam diskusi panel selama Konferensi Biologis "OHOLO" Kedelapan Belas tentang Strategi untuk Pengendalian Ekspresi Gen pada tahun 1973 Zichron Yaakov, Israel.
Pada tahun 1978, Arber, Nathans dan Smith memenangkan Hadiah Nobel dalam bidang Fisiologi atau Kedokteran untuk penemuan enzim restriksi, membuat Szybalski menawarkan komentar editorial dalam jurnal Gene:
Pekerjaan pada restriksi nukleasi tidak hanya memungkinkan kita untuk dengan mudah membangun molekul DNA rekombinan dan menganalisis gen individu, tetapi juga telah membawa kita ke era baru biologi sintetis di mana tidak hanya gen yang ada dijelaskan dan dianalisis tetapi juga pengaturan gen baru dapat dibangun dan dievaluasi.
Kemajuan penting dalam biologi sintetis terjadi pada tahun 2000, ketika dua artikel di Nature membahas penciptaan perangkat sirkuit biologis sintetis dari sakelar sakelar genetik dan jam biologis dengan menggabungkan gen dalam sel E. coli.
Pada bulan April 2019, para ilmuwan di ETH Zurich melaporkan penciptaan genom bakteri pertama di dunia, bernama Caulobacter ethensis-2.0, yang seluruhnya dibuat oleh komputer, meskipun bentuk yang layak dari C. ethensis-2.0 belum ada.
Pada Mei 2019, para peneliti, dalam upaya tonggak sejarah, melaporkan penciptaan bentuk sintetis baru (mungkin buatan) dari kehidupan yang layak, varian dari bakteri Escherichia coli, dengan mengurangi jumlah alami 64 kodon dalam genom bakteri menjadi 59 kodon sebagai gantinya, untuk mengkodekan 20 asam amino.

Perspektif

Insinyur melihat biologi sebagai teknologi - bioteknologi dari sistem tertentu atau rekayasa biologisnya. Biologi sintetis mencakup redefinisi luas dan perluasan bioteknologi, dengan tujuan akhir untuk dapat merancang dan membangun sistem biologi rekayasa yang memproses informasi, memanipulasi bahan kimia, membuat bahan dan struktur, menghasilkan energi, menyediakan makanan, dan memelihara serta meningkatkan kesehatan manusia (lihat rekayasa biomedis) dan lingkungan kita.
Studi dalam biologi sintetis dapat dibagi lagi menjadi klasifikasi yang luas sesuai dengan pendekatan yang mereka ambil untuk masalah yang dihadapi: standarisasi bagian biologis, teknik biomolekular, rekayasa genom. Rekayasa biomolekular mencakup pendekatan yang bertujuan untuk menciptakan toolkit unit fungsional yang dapat diperkenalkan untuk menghadirkan fungsi teknologi baru dalam sel hidup. Rekayasa genetika mencakup pendekatan untuk membangun kromosom sintetis untuk organisme utuh atau minimal. Desain biomolekul mengacu pada gagasan umum desain de novo dan kombinasi aditif komponen biomolekul. Masing-masing pendekatan ini memiliki tugas yang sama: mengembangkan entitas yang lebih sintetis pada tingkat kompleksitas yang lebih tinggi dengan memanipulasi bagian yang lebih sederhana di tingkat sebelumnya.
Di sisi lain, "penulis ulang" adalah ahli biologi sintetis yang tertarik untuk menguji irreduksibilitas sistem biologi. Karena kompleksitas sistem biologis alami, akan lebih mudah untuk membangun kembali sistem minat alami dari bawah ke atas, untuk menyediakan pengganti yang direkayasa yang lebih mudah dipahami, dikendalikan, dan dimanipulasi.