Εισαγωγή στη Συστημική και Συνθετική Βιοτεχνολογία

• Main Authors: Κολίσης, Φραγκίσκος, Μαμμά, Διομή, Kolisis, Frangiskos, Mamma, Diomi
• Format: 1
• Language: Greek
• Published: 2023
• Subjects: Βιοτεχνολογία; Συστημική Βιολογία; Συνθετική Βιολογία; Συστημική Βιοτεχνολογία; Συνθετική Βιοτεχνολογία; Μεταβολική Μηχανική; Γενωμική; Μεταβολομική; Πρωτεoμική; Βιοπληροφορική ανάλυση; Αλληλούχιση νέας γενιάς; Επεξεργασία γονιδιώματος; Συναρμολόγηση γονιδιώματος; Βιοαισθητήρες; Biotechnology; Systems Biology; Synthetic Biology; Systems Biotechnology; Synthetic Biotechnology; Metabolic Engineering; Genomics; Metabolomics; Proteomics; Bioinformatic analysis; Next generation sequencing; Genome editing; Genome assembly; Biosensors

Το βιβλίο περιλαμβάνει βασικά στοιχεία Βιολογίας και Γενετικής, τα οποία παρουσιάζονται με τρόπο που να διευκολύνει τους μηχανικούς ή άλλους κλάδους που δεν έχουν τη βασική βιολογική υποδομή να κατανοήσουν τις βάσεις και να εισαχθούν σε έννοιες όπως κυτταρικό εργοστάσιο, τεχνολογίες –ομικς (γενωμική, πρωτεομική, μεταβολομική, λιπιδομική), σύγχρονες τεχνικές υψηλής διακριτικής ικανότητας κλπ. Παρουσιάζονται οι αρχές της Συστημικής Βιολογίας και αναδεικνύονται τα στοιχεία που την διαφοροποιούν από την κλασική βιολογία, όπως η ποσοτικοποιημένη μελέτη των βιοδιεργασιών ως ολοκληρωμένων συστημάτων και η ανάγκη υποστήριξής της από τη βιοπληροφορική και τις τεχνολογίες -oμικς. Η συστημική προσέγγιση των οργανισμών, των κυττάρων αλλά και ολόκληρου του βιολογικού οικοδομήματος (μεταβολικά δίκτυα, πρωτεϊνοσύνθεση, μεταγραφική διαδικασία κλπ.) αναδεικνύει τις σχέσεις που διέπουν τα επιμέρους στοιχεία και την ανάγκη της μαθηματικής τους διατύπωσης που δίνει τη δυνατότητα πρόβλεψης λειτουργιών και σχεδιασμού νέων. Επίσης, παρουσιάζονται οι τεχνικές και οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται στη Συστημική μελέτη των βιολογικών συστημάτων, καθώς και τα βιοπληροφορικά εργαλεία και οι μέθοδοι μοντελοποίησης της κυτταρικής λειτουργίας με συγκεκριμένα παραδείγματα. Τέλος περιγράφονται νέες εφαρμογές που στηρίζονται στις συστημικές προσεγγίσεις και ορίζουν την έννοια της «Συστημικής Βιοτεχνολογίας». Επισημαίνεται ότι τόσο η Συστημική Βιολογία όσο και η Συνθετική, η οποία περιγράφεται ακολούθως, έχουν κοινές ρίζες με τη Μεταβολική Μηχανική. Στη συνέχεια, παρουσιάζεται η Συνθετική Βιολογία (ΣΒ) και εξηγείται πώς προέκυψε από την ανάπτυξη της συστημικής προσέγγισης των βιολογικών συστημάτων. Αναλύονται η σύνδεση της Βιολογίας με τη Μηχανική και η ορθολογική διαχείριση του κυττάρου και των μηχανισμών μέσω του ελέγχου της ροής της γενετικής πληροφορίας. Εξηγούνται έννοιες όπως η σύνθεση «νέας ζωής» από απλά «βιολογικά ανταλλακτικά», ποια είναι αυτά, τι σημαίνει «ορθογωνικότητα» των κυτταρικών λειτουργιών, «ελάχιστο κύτταρο» και «κυτταρικό σασί». Τέλος, περιγράφεται η ανάπτυξη της «Συνθετικής Βιοτεχνολογίας», με παραδείγματα για όλες τις εκφάνσεις της ανθρώπινης δραστηριότητας, από την ενέργεια και τη διατροφή έως την υγεία και το περιβάλλον.