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Qu'est-ce que la Biologie Synthétique ?

Écrit par IISER Pune II


Les développements récents de la biologie synthétique ont conçu des réseaux et des organismes pour l'élucidation des mécanismes de la maladie, l'identification des cibles médicamenteuses, les plateformes de découverte de médicaments, le traitement thérapeutique, l'administration thérapeutique et la production et l'accès aux médicaments, pour n'en nommer que quelques-uns.


Le terme biologie synthétique a été utilisé pour la première fois au début du XXe siècle. Par exemple, le scientifique médical et biologiste français Stéphane Leduc a publié un livre en 1912 intitulé "La Biologie Synthétique". Néanmoins, les racines de la biologie synthétique remontent en fait à une publication historique de François Jacob et Jacques Monad qui ont étudié l'opéron lac et ont conclu que la réponse d'une cellule à son environnement est étayée par les circuits de régulation qui existent dans la cellule. La possibilité d'assembler de nouveaux systèmes de régulation à partir de composants moléculaires a rapidement été envisagée. Peu à peu, il a été reconnu que la manipulation rationnelle des systèmes biologiques, soit en ajustant ou en réarrangeant systématiquement leurs constituants moléculaires modulaires, pourrait former la base d'une discipline formelle d'ingénierie biologique. Cela a conduit à la naissance de la biologie synthétique, qui est aujourd'hui devenue un domaine aux applications révolutionnaires.


Un groupe de scientifiques a récemment développé une interface nanopore qui rend possible le calcul de l'ADN à large bande passante. L'ADN est un substrat puissant pour la programmation des machines de traitement de l'information à l'échelle nanométrique. Le brin de déplacement d'ADN est une primitive de calcul d'ADN avec de nombreuses applications, du diagnostic des maladies aux réseaux de neurones artificiels moléculaires. Les sorties des circuits DSD sont généralement lues à l'aide de la spectroscopie de fluorescence. Cependant, le chevauchement spectral des rapporteurs de fluorescence généralement à petites molécules pose plusieurs problèmes dans la détection correcte d'un certain nombre de sorties uniques. Ce groupe de chercheurs a développé une méthode de lecture sans séquençage multiplexable permettant une mesure cinétique en temps réel de l'activité du circuit DSD grâce à la technologie de réseau de capteurs à nanopores qui augmente la bande passante de sortie DSD d'un ordre de grandeur par rapport à ce qui est faisable avec la spectroscopie de fluorescence.


Un autre groupe de chercheurs a développé des textiles issus de la bio-ingénierie avec des liants peptidiques qui capturent les particules virales du SRAS-CoV-2. Les masques faciaux et les équipements de protection individuelle n'empêchent généralement que partiellement la transmission des virus respiratoires. Les textiles issus de la bio-ingénierie développés par ces scientifiques intègrent des liants peptidiques qui capturent les particules virales. Les peptides qui lient le domaine récepteur de la protéine de pointe du virus SARS-CoV-2 au domaine de liaison à la cellulose de la protéine cellobiohydrolase II de Trichoderma reesei ont été fusionnés avec les textiles utilisés pour fabriquer des masques faciaux et des kits EPI. Le coton résultant réduit l'infection des cellules par le SARS-CoV-2 de 500 fois.


Une étude récente a conduit au développement d'une logique collante qui programme les bactéries pour former des modèles multicellulaires. Les cellules peuvent être conçues pour exprimer des molécules d'adhésion synthétiques qui créent une logique simple pour modeler des populations cellulaires avec des limites visibles. Cette approche peut être approfondie pour faire des matériaux vivants intelligents et des biocapteurs programmables une réalité. Kim et al. ont établi un ensemble de principes généraux pour l'ingénierie de biocapteurs programmables, de biomatériaux et de tissus artificiels avec des modèles prévisibles, basés sur une simple boîte à outils d'adhésion. L'étude montre l'utilité de la biologie synthétique pour répondre à des questions biologiques complexes telles que la formation de frontières tissulaires au cours du développement.


La biologie synthétique, ainsi que ses applications de grande envergure, s'accompagne également d'une énorme responsabilité.

Il y a trois préoccupations en matière de bioéthique : les préoccupations concernant « jouer à Dieu », qui ont occupé une place importante dans des domaines scientifiques étroitement liés ; les inquiétudes concernant l'affaiblissement de la distinction entre les êtres vivants et les machines, qui ont attiré très tôt l'attention des éthiciens ; et les préoccupations concernant l'utilisation abusive délibérée des connaissances issues de la biologie synthétique.

Références:

1. Cameron DE, Bashor CJ, Collins JJ. Une brève histoire de la biologie synthétique. Nat Rev Microbiol. 2014 Mai;12(5):381–90.

2. Qu'est-ce que la biologie synthétique/d'ingénierie ? | EBRC [Internet]. [cité le 12 octobre 2022]. Disponible sur : https://ebrc.org/what-is-synbio/

3. Khalil AS, Collins JJ. Biologie synthétique : les applications arrivent à maturité. Nat Rev Genet. 2010 mai;11(5):367–79.

4. Biologie synthétique - Dernières recherches et actualités | Nature [En ligne]. [cité le 12 octobre 2022]. Disponible sur : https://www.nature.com/subjects/synthetic-biology



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