Unterschied zwischen Gentechnik und synthetischer Biologie

Ich habe kürzlich gesehen, dass der Begriff synthetische Biologie verwendet wird, um die Forschung zu beschreiben, die die genetische Veränderung von Organismen beinhaltet. Was ist der Unterschied zwischen Synthetischer Biologie und Gentechnik ?

Ist es nur ein neuer Begriff für dasselbe, oder ist es etwas anderes? Umfasst einer der beiden Begriffe den anderen?

Hallo @Green. Willkommen bei SE.Biology. Wenn Sie die Vorteile eines vollwertigen Kontos nutzen möchten (z. B. E-Mail-Benachrichtigungen und Abstimmungen), registrieren Sie sich hier .
@Luke: Ich habe tatsächlich ein Konto, aber es war mir irgendwie peinlich, so eine sanfte Frage dazu zu stellen.

Antworten (6)

Mein Verständnis ist, dass synthetische Biologie Gentechnik 2.0 ist. Der Unterschied liegt in der Herangehensweise. Während gentechnische Projekte in der Regel Ad-hoc-Projekte sind, zielt die synthetische Biologie darauf ab, geeignete technische Prinzipien wie Standardisierung, Modularisierung und Wiederverwendbarkeit anzuwenden. Synthetische Biologen erstellen und verwenden Bibliotheken von Standardteilen, die charakterisiert sind, sodass sie problemlos in Projekten wiederverwendet werden können. Ein Teil könnte ein Gen, ein Terminator, ein Promotor usw. sein.

Auch die Synthetische Biologie hat größere Ambitionen. Der Fokus liegt auf der Schaffung ganzer Systeme/Schaltkreise der genetischen Regulation. Dies bedeutet, dass Computermodellierung und Verständnis der Funktionsweise biologischer Systeme erforderlich sind. In dieser Hinsicht ist die synthetische Biologie eine Schwester der Systembiologie, ähnlich wie die synthetische Chemie (Ingenieurwesen) eine Schwester der Chemie (Wissenschaft).

Man könnte natürlich argumentieren, dass es nur ein Marketingtrick ist, einen neuen Namen für etwas zu erfinden, das nur der nächste Schritt in der Gentechnik ist, aber die Unterschiede in der Herangehensweise sind ziemlich groß und ein neuer Name bedeutet es.

In Bezug auf synthetisierte vs. PCRed DNA: Es spielt keine Rolle, welche Sie in der synthetischen Biologie verwenden. Die billige Synthese ist jedoch eine der Technologien, die eine einfachere synthetische Biologie ermöglichen. Die Idee für die Zukunft ist, dass Sie in der Lage sein werden, ganze Plasmide und Chromosomen zu synthetisieren, anstatt DNA „ausschneiden und einfügen“ zu müssen. Wenn das passiert, werden physische Teile-Repositories obsolet, aber sie werden in silico von entscheidender Bedeutung bleiben . Billige Synthese ist nett, macht oder bremst aber die synthetische Biologie nicht.

Diese Antwort gefällt mir am besten - wenn Sie sich die partsregistry.org ansehen, können Sie sehen, dass ein starker Wunsch besteht, die Komponenten in ein Engineering-Framework zu integrieren, das eher geräteähnlich ist.

Mir scheint, dass der Unterschied hauptsächlich semantischer Natur ist, obwohl die Ziele der Synthetischen Biologie zweifellos ehrgeiziger sind als die der Gentechnik in den 80er und 90er Jahren.

Die Wikipedia-Seite zur Gentechnik hat diese Definition des Unterschieds:

Die Synthetische Biologie ist eine aufstrebende Disziplin, die die Gentechnik einen Schritt weiterbringt, indem sie künstlich synthetisiertes genetisches Material aus Rohstoffen in einen Organismus einbringt.

Ich muss sagen, dass das für mich einer genauen Prüfung nicht wirklich standhält. Um nur ein Beispiel aus eigener Erfahrung zu nennen: Seit langem nutzen Hefegenetiker die PCR, um DNA für den gezielten Genaufschluss herzustellen. Dies scheint mir der Definition im Zitat zu entsprechen: Die Primer wurden chemisch hergestellt und das PCR-Produkt wurde in vitro unter Verwendung von dNTPs als Rohstoff hergestellt. (Zugegebenermaßen würde die Matrizen-DNA normalerweise in vivo hergestellt werden.) Aber ich glaube nicht, dass wir jemals daran gedacht haben, dass wir synthetische Biologie betreiben.

Vielleicht sollte der Begriff Synthetische Biologie einen neuen Ansatz ankündigen, der finanzierbarer wäre?

Ich freue mich darauf, die Antworten auf diese ziemlich zynische Antwort zu lesen :)

Ich glaube nicht, dass sie synthetisch meinen, wie in „im Labor mit PCR hergestellt“, da PCR irgendwann für alle Gentechnik unerlässlich sein wird (zumindest interpretiere ich das so). Der Begriff synthetisch wird wahrscheinlich verwendet, um sich auf spezifische Sequenzen von Nukleotiden zu beziehen, die nicht natürlich gebildet werden (dh sie sind de novo, synthetische Sequenzen).
Ich verstehe, worauf Sie hinauswollen, aber würden die meisten Mutagenese-Experimente nicht dieser Definition entsprechen? Umgekehrt, wenn ich ein Gen für ein Protein synthetisieren müsste, aber so viele Codons wie möglich ändern würde, ohne die Aminosäuresequenz zu beeinflussen – was wäre das?
Interessanter Punkt. "Stille" Mutationen (diejenigen, die die Proteinsequenz nicht beeinflussen) könnten immer noch die Regulation der Transkription beeinflussen - zum Beispiel miRNA-Bindung oder alternatives Spleißen (dies ist natürlich sehr situationsabhängig, aber ich sage nur, dass "stille" Mutationen nicht t notwendigerweise keine Wirkung haben). Bei der Mutagenese würde ich sagen, dass es sich um Gentechnik handelt, da die DNA-Modifikation kein "synthetisches" Element enthält, außer dass sie unter experimentellen Bedingungen durchgeführt wird ... ein analoges Experiment unter Verwendung einer hergestellten / benutzerdefinierten DNA-Sequenz, die in das Genom eingefügt wird, wäre "synthetisch" IMO.
... aber das ist nur meine Interpretation der Dinge! Ich habe keine konkrete Definition gesehen, also kann ich mich durchaus irren. Oder es gibt tatsächlich keine konkrete Definition, und dies ist ziemlich subjektiv (wie „Bioinformatik“ vs. „Computerbiologie“. Die Leute sind sich einig, dass es eine Unterscheidung gibt, aber nicht, wo die Grenze gezogen wird).
PCR ist nicht synthetisch; Obwohl es sich um eine biologische Synthese handelt, muss es von einer Vorlage ausgehen. Die Synthese wie in der synthetischen Biologie beinhaltet die künstliche Gensynthese, dh sie beginnt einfach mit einer Sequenz auf einem Computer und endet mit einer biologischen Sequenz.

Sie scheinen praktisch gleich zu sein, mit Ausnahme der Tore. Gentechnik ist die direkte Veränderung der Gene eines Organismus, die dazu führt, dass Fähigkeiten hinzugefügt oder weggenommen werden. Synthetische Biologie zielt darauf ab, das Verhalten eines Organismus zu modifizieren oder das Verhalten mehrerer Organismen zu einem einzigen Ganzen zu integrieren.

Wie in Andrianantoandro E, Basu S, Karig DK, Weiss R . 2006. Synthetische Biologie: neue technische Regeln für eine aufstrebende Disziplin. Molekulare Systembiologie 2: 2006.0028 :

Eine nützliche Analogie, um sowohl das Ziel als auch die Methoden der synthetischen Biologie zu konzeptualisieren, ist die Computer-Engineering-Hierarchie ( Abbildung 1). Innerhalb der Hierarchie ist jeder Bestandteil in ein komplexeres System eingebettet, das seinen Kontext bereitstellt. Das Design neuen Verhaltens erfolgt mit Blick auf die Spitze der Hierarchie, wird jedoch von unten nach oben implementiert. Am unteren Ende der Hierarchie befinden sich DNA, RNA, Proteine ​​und Metaboliten (einschließlich Lipide und Kohlenhydrate, Aminosäuren und Nukleotide), analog zur physikalischen Schicht von Transistoren, Kondensatoren und Widerständen in der Computertechnik. Die nächste Schicht, die Geräteschicht, umfasst biochemische Reaktionen, die den Informationsfluss regulieren und physikalische Prozesse manipulieren, äquivalent zu konstruierten Logikgattern, die Berechnungen in einem Computer durchführen. Auf der Modulebene verwendet der synthetische Biologe eine vielfältige Bibliothek biologischer Geräte, um komplexe Wege zusammenzubauen, die wie integrierte Schaltkreise funktionieren.Die Verbindung dieser Module untereinander und ihre Integration in Wirtszellen erlaubt es dem Synthetischen Biologen, das Verhalten von Zellen programmatisch zu erweitern oder zu modifizieren.

Bemerkenswert ist, dass in der Zusammenfassung des Papiers die Wörter „ Engineering“ sechsmal vorkommen, während „ Synthetic “ nur zweimal vorkommt! Die Zusammenfassung behauptet, dass die synthetische Biologie ein neuer Zweig der Ingenieurwissenschaften ist. Die konstruierten Konstrukte der synthetischen Biologie werden zweifellos durch den Einsatz von DNA-basierten Technologien erreicht werden. Ich bleibe dabei, was ich in meiner Antwort gesagt habe: Es gibt einen Unterschied in Umfang und Ehrgeiz, aber wirklich nichts Neues; Mit der Weiterentwicklung und Reife der Technologien haben sich auch die Möglichkeiten erweitert.

In der Gentechnik verwenden und manipulieren wir natürliche genetische Elemente, aber in der synthetischen Biologie stellen wir neue Genelemente und Netzwerke her.

Im Algemeinen:

Gentechnik = Ausschneiden und Einfügen vorhandener DNA, die aus Organismen extrahiert wurde

Synthetische Biologie = chemische Synthese von DNA von Grund auf neu, die verwendet wird, um neue Gene und Konstrukte von Grund auf neu zu erstellen. Die synthetischen Sequenzen können nicht existieren oder können in der Natur existieren.

Ich habe nach den größten Errungenschaften der synthetischen Biologie gesucht. Eines, auf das häufig Bezug genommen wird, ist die Herstellung des Antimalaria-Arzneimittelvorläufers Artemisinsäure in gentechnisch veränderter Hefe (Nature 440:940-3), eine Veröffentlichung, die hunderte Male zitiert wurde. Beim Lesen dieses Papiers finde ich, dass alles, was getan wurde, Ihrer Definition von Gentechnik entspricht (und das, was man früher Metabolic Engineering nannte). Können Sie mir bitte einen Forschungsstandort nennen, der Ihren Kriterien entspricht?
Das Teileregister und BioBricks sind Schlüsselbeispiele der synthetischen Biologie. Und Randys Antwort ist richtig, außer dass es keinen Grund gibt, in der Natur vorkommende Sequenzen auszuschließen, solange sie ab-initio synthetisiert werden. Der Hinweis liegt im Namen... Synthetische Biologie beinhaltet synthetisierte, nicht geklonte, biologische Sequenzen. Synthetische Biologie ist immer noch eine Teildisziplin der Gentechnik.

Ich bin kein großer Fan von Definitionen und Terminologie in der Molekularbiologie, weil Biologie nicht Physik ist und Dinge, die wir beschreiben und definieren, sich ändern, ebenso wie unser Verständnis von ihnen. Da diese Frage jedoch nach einigen Jahren wieder aufgetaucht ist, könnte es sich lohnen, ein neueres Beispiel der Synthetischen Biologie zu nennen, anstatt sie nur zu definieren. So kann sich der Leser ein Bild davon machen, worum es geht.

Ich würde sagen, dass:

Synthetische Biologie ist eine besondere Art der Gentechnik.

Definitionen

Eine vernünftige Definition der Gentechnik findet sich in der Encyclopedia Britannica :

Die künstliche Manipulation, Modifikation und Rekombination von DNA oder anderen Nukleinsäuremolekülen, um einen Organismus oder eine Population von Organismen zu modifizieren.

Dies könnte also die Durchführung einer einzelnen Basenänderung umfassen, um ein Gen zu inaktivieren, oder das Einführen und Exprimieren des Gens für Humaninsulin beispielsweise in Hefe.

Die Definitionen der Synthetischen Biologie sind verzerrter, zB die der Royal Society

Synthetische Biologie ist ein aufstrebendes Forschungsgebiet, das allgemein als Design und Konstruktion neuartiger künstlicher biologischer Wege, Organismen oder Geräte oder als Neugestaltung bestehender natürlicher biologischer Systeme beschrieben werden kann.

Beispiel

Warum wird die Insulinexpression in Hefe also nicht als synthetische Biologie betrachtet? Im Grunde, weil ihm die Komplexität eines völlig neuartigen Systems fehlt. Betrachten Sie die folgende Beschreibung eines Arsen-Biosensors , der zum Testen auf Arsen in Trinkwasser entwickelt wurde:

„Chris French von der Edinburgh University leitete ein Team, das das E. coli-Bakterium in einen Arsensensor verwandelte, indem es zwei Gene neu verdrahtete. Ein Gen spürt Arsen und aktiviert Gene, um es aus der Zelle zu pumpen; der andere ermöglicht es den Bakterien, den Zucker Laktose zu verdauen und Milchsäure zu produzieren. Bei der Neuverdrahtung wird das Gen zur Laktoseverdauung unter die Kontrolle des Arsensensors gestellt. Wenn Arsen nachgewiesen wird, schaltet sich das Laktose-verdauende Gen ein. Die produzierte Milchsäure macht das Wasser saurer, was mit einem billigen pH-Indikator festgestellt werden kann: Wenn der Messwert blau ist, ist das Wasser sicher; Gelb bedeutet, dass es gefährlich ist.“

Sie haben also ein völlig neues System mit zwei verschiedenen Genen konstruiert, die modifiziert und ihre Regulation auf originelle Weise koordiniert (im Artikel „neu verdrahtet“). Und es besteht die Tendenz, einen Teil der Komplexität in Modulen zu verkörpern, die von anderen wiederverwendet werden können, wodurch noch komplexere und anspruchsvollere Systeme konstruiert werden können.

Man könnte sagen, dass der Unterschied zur Insulinexpression in Hefe nur graduell ist, aber hier steckt der Teufel wirklich im Detail.

Unterschied zwischen Gentechnik und synthetischer Biologie
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