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synthetic-life-desiner

An interactive simulator for designing artificial living systems from scratch. Users can choose genetic codes (DNA, RNA, or XNA), select energy sources, and create synthetic organisms that can evolve over generations. The simulator explores the cutting-edge science of building life in the laboratory, from minimal genomes to protocells.

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これは何?

🎯 シミュレーターのヒント

📚 用語集

Genome
生物の構築と操作に必要なすべての情報を指定する、DNA (一部のウイルスでは RNA) にコード化された遺伝的命令の完全なセット。
Synthetic Genome
コンピューター上で設計され、化学合成された DNA 断片から組み立てられたゲノム。自然進化を通じて受け継がれたものではなく、正確に指定された遺伝的指示をコード化しています。
Chassis Organism
合成生物学アプリケーションのプラットフォームとして使用される簡略化された宿主細胞。アプリケーションがインストールされるコンピューターのオペレーティング システムに似ています。
BioBricks
定義された機能 (プロモーター、コード配列、ターミネーター) を備えた標準化された交換可能な遺伝子部分。組み合わせて遺伝回路を構築でき、標準生物学的部分のレジストリに維持されます。
Protocell
膜境界内に機能分子をカプセル化した単純な人工細胞のような構造。生命の起源の研究やボトムアップ合成細胞の構成要素として使用されます。
JCVI-syn3.0
2016 年に J. クレイグ ヴェンター研究所によって作成された最小限の合成生物。わずか 473 個の遺伝子を持ち、自由生活の細胞生命を維持できる最小のゲ​​ノムを表します。
Synthia
JCVI-syn1.0 の非公式名。2010 年に Craig Venter のチームがマイコプラズマ ミコイデスのゲノム全体を合成して作成した、完全に合成されたゲノムを持つ最初の生物です。
Xenobiology
代替遺伝子ポリマー (XNA)、非標準アミノ酸、新規代謝経路など、非天然生化学で構築された生物学的システムを研究する合成生物学のサブ分野。
Genetic Toggle Switch
Gardner らによって 2000 年に発表された最初の合成遺伝回路の 1 つで、光のスイッチのように 2 つの安定状態の間で切り替えることができる 2 つの相互に抑制する遺伝子から構成されています。
Repressilator
Elowitz と Leibler (2000) によって作成された合成遺伝子振動子。サイクル内で相互に抑制し合う 3 つの遺伝子で構成され、体内時計のように遺伝子発現に周期的な変動を引き起こします。
CRISPR-Cas9
細菌の免疫システムを応用した遺伝子編集ツールで、DNA 配列の正確な切断と変更を可能にし、天然ゲノム工学と合成生物学の両方に革命をもたらします。
Metabolic Engineering
生物内の代謝経路を最適化し、バイオ燃料、医薬品、工業用化学物質などの目的の物質の生産を増加させます。
Directed Evolution
自然選択を模倣してタンパク質や生物を望ましい特性に進化させる実験技術で、2018年にノーベル化学賞を受賞した(フランシス・アーノルド)。
Biocontainment
人工栄養要求性やキルスイッチなど、制御された実験室条件の外で合成生物が生存または繁殖するのを防ぐために設計された安全対策。
Cell-Free Synthetic Biology
精製酵素と細胞抽出物を使用して生細胞の外で合成生物学反応を実行し、生細胞環境の複雑化を伴うことなく遺伝子回路の迅速なプロトタイピングを可能にします。
Orthogonal System
宿主細胞の自然機構から独立して動作し、クロストークを防止し、操作された機能の安全な封じ込めを可能にする合成生物学的システム。
Auxotrophy
自然環境には存在しない外部から供給される栄養素に生物を依存させる遺伝子組み換えであり、合成生物の生体封じ込めメカニズムとして機能します。
Gene Drive
通常のメンデル遺伝よりも早く集団内に遺伝子を広めるために遺伝にバイアスをかける遺伝子工学技術で、害虫駆除や病原体排除に応用できる可能性がある。
Codon Optimization
宿主生物が好むコドンを使用するようにタンパク質をコードする DNA 配列を再設計し、合成生物学の応用における翻訳効率とタンパク質収量を向上させます。
Gibson Assembly
ダニエル ギブソンによって開発された分子クローニング方法。単一の等温反応で複数の DNA フラグメントを結合できるため、より小さな部分から合成ゲノムを組み立てるのに重要です。
Quorum Sensing
細菌によって使用される (合成生物学者によって利用される) 細​​胞間通信システム。細胞はシグナル伝達分子を分泌および検出して、人口密度に基づいてグループの行動を調整します。
iGEM Competition
International Geneticly Engineered Machine Competitionは、MITのドリュー・エンディらによって創設され、世界中で何千人もの若い合成生物学者を訓練してきた毎年恒例の学部向け合成生物学コンペティションです。
Genome Project-write
ジョージ・チャーチらによって主導され、化学 DNA 合成を使用して完全なヒトゲノムを含む完全なゲノムをゼロから合成するという国際的な科学的取り組み。
Bioreactor
制御された条件下で生物学的反応 (発酵、細胞増殖、代謝産物の生成) が実行される容器。合成生物学を研究室から工業生産にスケールアップするために不可欠です。
Synthetic Auxotrophy
合成生物が環境中に見つからない非天然アミノ酸または栄養素を必要とする、操作された遺伝的依存関係。研究室外での生存を妨げる生体封じ込めメカニズムとして機能します。
Kill Switch
特定の環境信号(誘導分子の不在など)に応答して細胞死を引き起こす、合成生物に組み込まれた遺伝子回路。これにより、能動的な生体封じ込め安全機構が提供されます。

🏆 主要人物

Craig Venter (2010)

2010 年に細菌ゲノム全体をゼロから合成し、レシピエント細胞に移植することにより、最初の合成細胞 (JCVI-syn1.0、愛称シンシア) を作成したチームを率いました。その後、最小ゲノム生物 JCVI-syn3.0 が作成されました。

Drew Endy (2003-present)

スタンフォード大学で生物学への工学的アプローチの先駆けとなり、BioBricks Foundation と標準化された遺伝子工学で毎年何千人もの若い合成生物学者を訓練する iGEM コンペティションを共同設立しました。

Jack Szostak (2000s-present)

ハーバード大学/MGH で原始細胞と生命の起源に関する基礎研究を実施し、単純な脂肪酸小胞がどのように成長し、分裂し、RNA をカプセル化するかを実証し、最初の細胞がどのように形成されたのかについての洞察を提供しました。テロメア研究でノーベル賞受賞者。

Frances Arnold (1993 (first directed evolution), 2018 (Nobel Prize))

酵素の指向性進化の先駆者であり、研究室の進化によってまったく新しい機能を持つタンパク質を作成できることを実証しました。合成生物学の基礎となるこの研究により、2018年にノーベル化学賞を受賞した。

George Church (2000s-present)

マルチプレックスゲノムエンジニアリング(MAGE)を含む合成生物学を可能にする主要技術を開発し、ヒトゲノムプロジェクトに貢献し、ヒトゲノム全体をゼロから合成する取り組み(ゲノムプロジェクトライト)を主導しました。

Michael Elowitz (2000)

最初の合成遺伝子回路の 1 つであるリプレシレーターを共同作成し、遺伝子を電子部品のような発振回路に配線できることを実証しました。この研究は合成生物学の分野を立ち上げるのに役立ちました。

James Collins (2000)

遺伝子トグル スイッチをティモシー ガードナーと共同作成しました。これは、遺伝子制御ネットワークが合理的に設計できることを示す基礎的な実証の 1 つです。彼の研究室は、診断と治療における合成生物学の応用の先駆者となり続けています。

🎓 学習リソース

💬 学習者へ

{'encouragement': 'You are exploring one of the most profound questions in science: what is life, and can we create it? Every great synthetic biologist started with curiosity about how living things work. By experimenting with this simulator, you are taking your first steps into a field that will reshape our world.', 'reminder': 'Synthetic biology is not just about science -- it raises important ethical questions about our responsibility as creators of life. As you learn, think about both the amazing possibilities and the responsibilities that come with this power.', 'action': 'Start by creating a simple organism with a DNA genome and photosynthetic energy source. Then try XNA to see what life might look like with artificial genetics. Finally, use the evolution feature to watch your creation adapt over generations. Each experiment teaches something new.', 'dream': 'We dream of a world where synthetic biology helps cure diseases that disproportionately affect the poorest communities, where engineered organisms clean contaminated water in developing nations, and where every student regardless of background can learn to engineer life for the benefit of all humanity.', 'wiaVision': 'WIA Book believes that the power to understand and create life should not be gatekept by elite institutions. Through free, interactive simulators in 206 languages, we are democratizing access to synthetic biology education and inspiring the next generation of life engineers worldwide.'}

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