🔬

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.

🔬 Thử ngay

Đây là gì?

🎯 Mẹo sử dụng

📚 Thuật ngữ

Genome
Bộ hướng dẫn di truyền hoàn chỉnh được mã hóa bằng DNA (hoặc RNA ở một số loại virus) quy định tất cả thông tin cần thiết để xây dựng và vận hành một sinh vật sống.
Synthetic Genome
Một bộ gen được thiết kế trên máy tính và được tập hợp từ các đoạn DNA tổng hợp về mặt hóa học, mã hóa các chỉ dẫn di truyền được xác định chính xác thay vì các chỉ dẫn di truyền được thừa hưởng qua quá trình tiến hóa tự nhiên.
Chassis Organism
Một tế bào chủ đơn giản hóa được sử dụng làm nền tảng cho các ứng dụng sinh học tổng hợp, tương tự như hệ điều hành của máy tính nơi các ứng dụng được cài đặt.
BioBricks
Các bộ phận di truyền được tiêu chuẩn hóa, có thể hoán đổi cho nhau với các chức năng xác định (bộ phận khởi động, trình tự mã hóa, bộ kết thúc) có thể được kết hợp để xây dựng các mạch di truyền, được lưu giữ trong Sổ đăng ký các bộ phận sinh học tiêu chuẩn.
Protocell
Một cấu trúc giống tế bào nhân tạo đơn giản bao bọc các phân tử chức năng bên trong ranh giới màng, được sử dụng để nghiên cứu nguồn gốc của sự sống và làm khối xây dựng cho các tế bào tổng hợp từ dưới lên.
JCVI-syn3.0
Sinh vật tổng hợp tối thiểu do Viện J. Craig Venter tạo ra vào năm 2016 chỉ có 473 gen, đại diện cho bộ gen nhỏ nhất có khả năng duy trì sự sống tế bào sống tự do.
Synthia
Tên không chính thức của JCVI-syn1.0, sinh vật đầu tiên có bộ gen tổng hợp hoàn toàn, được nhóm của Craig Venter tạo ra vào năm 2010 bằng cách tổng hợp toàn bộ bộ gen Mycoplasma mycoides.
Xenobiology
Một trường con của sinh học tổng hợp khám phá các hệ thống sinh học được xây dựng bằng hóa sinh phi tự nhiên, bao gồm các polyme di truyền thay thế (XNA), axit amin không chính tắc và các con đường trao đổi chất mới.
Genetic Toggle Switch
Một trong những mạch di truyền tổng hợp đầu tiên, được Gardner và cộng sự xuất bản năm 2000, bao gồm hai gen ức chế lẫn nhau có thể chuyển đổi giữa hai trạng thái ổn định giống như một công tắc đèn.
Repressilator
Một bộ dao động di truyền tổng hợp do Elowitz và Leibler (2000) tạo ra gồm ba gen ức chế lẫn nhau trong một chu kỳ, tạo ra những dao động định kỳ trong biểu hiện gen giống như một chiếc đồng hồ sinh học.
CRISPR-Cas9
Một công cụ chỉnh sửa gen được điều chỉnh từ hệ thống miễn dịch của vi khuẩn cho phép cắt và sửa đổi chính xác các chuỗi DNA, cách mạng hóa cả kỹ thuật gen tự nhiên và sinh học tổng hợp.
Metabolic Engineering
Việc tối ưu hóa các quá trình trao đổi chất trong sinh vật để tăng cường sản xuất các chất mong muốn như nhiên liệu sinh học, dược phẩm hoặc hóa chất công nghiệp.
Directed Evolution
Một kỹ thuật trong phòng thí nghiệm mô phỏng chọn lọc tự nhiên để tiến hóa protein hoặc sinh vật có đặc tính mong muốn, đã được trao giải Nobel Hóa học năm 2018 (Frances Arnold).
Biocontainment
Các biện pháp an toàn được thiết kế để ngăn chặn các sinh vật tổng hợp sống sót hoặc sinh sản bên ngoài các điều kiện được kiểm soát trong phòng thí nghiệm, chẳng hạn như các sinh vật tự dưỡng được thiết kế và công tắc tiêu diệt.
Cell-Free Synthetic Biology
Thực hiện các phản ứng sinh học tổng hợp bên ngoài tế bào sống bằng cách sử dụng enzyme tinh khiết và chiết xuất tế bào, cho phép tạo nguyên mẫu nhanh chóng các mạch di truyền mà không gây biến chứng cho môi trường tế bào sống.
Orthogonal System
Một hệ thống sinh học tổng hợp hoạt động độc lập với bộ máy tự nhiên của tế bào chủ, ngăn chặn sự trao đổi chéo và cho phép ngăn chặn an toàn các chức năng được thiết kế.
Auxotrophy
Một biến đổi gen làm cho một sinh vật phụ thuộc vào một chất dinh dưỡng được cung cấp từ bên ngoài không có trong môi trường tự nhiên, đóng vai trò như một cơ chế ngăn chặn sinh học cho các sinh vật tổng hợp.
Gene Drive
Một công nghệ kỹ thuật di truyền thiên về di truyền để truyền gen qua quần thể nhanh hơn di truyền Mendel thông thường, với các ứng dụng tiềm năng trong việc kiểm soát sâu bệnh và loại bỏ vật truyền bệnh.
Codon Optimization
Thiết kế lại trình tự DNA mã hóa protein để sử dụng các codon được sinh vật chủ ưa thích, cải thiện hiệu quả dịch mã và năng suất protein trong các ứng dụng sinh học tổng hợp.
Gibson Assembly
Một phương pháp nhân bản phân tử do Daniel Gibson phát triển cho phép nối nhiều đoạn DNA trong một phản ứng đẳng nhiệt duy nhất, rất quan trọng để lắp ráp bộ gen tổng hợp từ các phần nhỏ hơn.
Quorum Sensing
Một hệ thống liên lạc giữa các tế bào được vi khuẩn sử dụng (và được các nhà sinh học tổng hợp khai thác), trong đó các tế bào tiết ra và phát hiện các phân tử tín hiệu để điều phối các hành vi nhóm dựa trên mật độ quần thể.
iGEM Competition
Cuộc thi Máy biến đổi gen quốc tế, một cuộc thi sinh học tổng hợp dành cho sinh viên đại học hàng năm do Drew Endy và những người khác tại MIT sáng lập, đã đào tạo hàng nghìn nhà sinh học tổng hợp trẻ trên toàn thế giới.
Genome Project-write
Một sáng kiến ​​khoa học quốc tế do George Church và những người khác dẫn đầu nhằm tổng hợp bộ gen hoàn chỉnh, bao gồm cả bộ gen người đầy đủ, từ đầu bằng cách sử dụng phương pháp tổng hợp DNA hóa học.
Bioreactor
Một bình chứa trong đó các phản ứng sinh học (lên men, phát triển tế bào, sản xuất chất chuyển hóa) được thực hiện trong các điều kiện được kiểm soát, cần thiết để mở rộng quy mô sinh học tổng hợp từ phòng thí nghiệm sang sản xuất công nghiệp.
Synthetic Auxotrophy
Một sự phụ thuộc di truyền được thiết kế trong đó một sinh vật tổng hợp cần một axit amin hoặc chất dinh dưỡng không tự nhiên không có trong môi trường, đóng vai trò như một cơ chế ngăn chặn sinh học ngăn cản sự sống sót bên ngoài phòng thí nghiệm.
Kill Switch
Một mạch di truyền được biến đổi thành các sinh vật tổng hợp gây ra sự chết tế bào để phản ứng với các tín hiệu môi trường cụ thể (ví dụ: không có phân tử cảm ứng), cung cấp cơ chế an toàn ngăn chặn sinh học tích cực.

🏆 Nhân vật chính

Craig Venter (2010)

Dẫn đầu nhóm tạo ra tế bào tổng hợp đầu tiên (JCVI-syn1.0, biệt danh Synthia) vào năm 2010 bằng cách tổng hợp toàn bộ bộ gen vi khuẩn từ đầu và cấy nó vào tế bào nhận. Sau đó đã tạo ra sinh vật có bộ gen tối thiểu JCVI-syn3.0.

Drew Endy (2003-present)

Đi tiên phong trong phương pháp tiếp cận kỹ thuật đối với sinh học tại Đại học Stanford, đồng sáng lập Quỹ BioBricks và cuộc thi iGEM đào tạo hàng nghìn nhà sinh học tổng hợp trẻ hàng năm về kỹ thuật di truyền tiêu chuẩn.

Jack Szostak (2000s-present)

Tiến hành nghiên cứu cơ bản về tế bào nguyên mẫu và nguồn gốc sự sống tại Harvard/MGH, chứng minh cách các túi axit béo đơn giản có thể phát triển, phân chia và bao bọc RNA - cung cấp hiểu biết sâu sắc về cách các tế bào đầu tiên có thể hình thành. Người đoạt giải Nobel về nghiên cứu telomere.

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

Đi tiên phong trong quá trình tiến hóa có định hướng của enzyme, chứng minh rằng quá trình tiến hóa trong phòng thí nghiệm có thể tạo ra các protein có chức năng hoàn toàn mới. Được trao giải Nobel Hóa học năm 2018 cho công trình này, là nền tảng của sinh học tổng hợp.

George Church (2000s-present)

Đã phát triển các công nghệ chủ chốt cho phép sinh học tổng hợp bao gồm kỹ thuật ghép bộ gen (MAGE), đóng góp cho Dự án bộ gen người và dẫn đầu các nỗ lực tổng hợp toàn bộ bộ gen của con người từ đầu (Viết dự án bộ gen).

Michael Elowitz (2000)

Đồng sáng tạo ra bộ ức chế, một trong những mạch di truyền tổng hợp đầu tiên, chứng minh rằng gen có thể được nối vào các mạch dao động giống như các linh kiện điện tử. Công việc này đã giúp khởi động lĩnh vực sinh học tổng hợp.

James Collins (2000)

Đồng sáng tạo công tắc bật tắt di truyền với Timothy Gardner, một trong những minh chứng cơ bản rằng mạng lưới điều hòa gen có thể được thiết kế hợp lý. Phòng thí nghiệm của ông tiếp tục đi tiên phong trong các ứng dụng sinh học tổng hợp trong chẩn đoán và điều trị.

🎓 Tài nguyên học tập

💬 Lời nhắn cho người học

{'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.'}

Bắt đầu

Miễn phí, không cần đăng ký

Bắt đầu →