12 VORDERINGEN IN DE BIOLOGIE IN DE AFGELOPEN 30 JAAR - BIOLOGIE - 2026

De biologie heeft de afgelopen 30 jaar grote vooruitgang geboekt. Deze vooruitgang in de wetenschappelijke wereld overstijgt alle gebieden die de mens omringen, en heeft een directe invloed op het welzijn en de ontwikkeling van de samenleving in het algemeen.

Als tak van de natuurwetenschappen concentreert de biologie haar interesse op de studie van alle levende organismen. Elke dag maken technologische innovaties meer specifiek onderzoek mogelijk van de structuren waaruit de soorten van de vijf natuurlijke rijken bestaan: dieren, planten, monera, protista en schimmels.

Menselijk genoom. Bron: Courtesy: National Human Genome Research Institute, via Wikimedia Commons

Op deze manier versterkt de biologie haar onderzoek en biedt het nieuwe alternatieven voor de verschillende situaties die levende wezens treffen. Op dezelfde manier doet het ontdekkingen van nieuwe soorten en reeds uitgestorven soorten, die helpen om enkele vragen met betrekking tot evolutie op te helderen.

Een van de belangrijkste resultaten van deze vooruitgang is dat deze kennis zich over de grenzen van de onderzoeker heeft verspreid en de dagelijkse omgeving bereikt.

Op dit moment zijn termen als biodiversiteit, ecologie, antilichamen en biotechnologie niet exclusief voor de specialist; Het gebruik ervan en de kennis over het onderwerp maken deel uit van het dagelijks leven van veel mensen die niet toegewijd zijn aan de wetenschappelijke wereld.

Meest opmerkelijke vorderingen in de biologie in de afgelopen 30 jaar

RNA-interferentie

In 1998 werd een reeks onderzoeken met betrekking tot RNA gepubliceerd. Deze stellen dat genexpressie wordt gecontroleerd door een biologisch mechanisme, genaamd RNA-interferentie.

Via dit RNAi is het mogelijk om specifieke genen van een genoom op een post-transcriptionele manier het zwijgen op te leggen. Dit wordt bereikt door kleine dubbelstrengs RNA-moleculen.

Deze moleculen werken door de translatie en synthese van eiwitten te blokkeren, wat plaatsvindt in de genen van het mRNA. Op deze manier wordt de werking van sommige pathogenen die ernstige ziekten veroorzaken, onder controle gehouden.

RNAi is een hulpmiddel dat grote bijdragen heeft geleverd op therapeutisch gebied. Momenteel wordt deze technologie toegepast om moleculen te identificeren die therapeutisch potentieel hebben tegen verschillende ziekten.

Eerste volwassen zoogdier gekloond

Het eerste werk waarbij een zoogdier werd gekloond, werd in 1996 uitgevoerd door wetenschappers op een gedomesticeerd vrouwelijk schaap.

Somatische cellen uit de melkklieren die zich in volwassen toestand bevonden, werden gebruikt om het experiment uit te voeren. Het gebruikte proces was nucleaire overdracht. Het resulterende schaap, Dolly genaamd, groeide en ontwikkelde zich en kon zich op natuurlijke wijze voortplanten zonder enig ongemak.

Het menselijk genoom in kaart brengen

Deze grote biologische vooruitgang heeft meer dan 10 jaar geduurd, wat werd bereikt dankzij de bijdragen van vele wetenschappers over de hele wereld. In 2000 presenteerde een groep onderzoekers een bijna definitieve kaart van het menselijk genoom. De definitieve versie van het werk is in 2003 voltooid.

Deze kaart van het menselijk genoom toont de locatie van elk van de chromosomen, die alle genetische informatie van het individu bevatten. Met deze gegevens kunnen specialisten alle details van genetische ziekten kennen en elk ander aspect dat ze willen onderzoeken.

Stamcellen uit huidcellen

Vóór 2007 werd de informatie behandeld dat pluripotente stamcellen alleen in embryonale stamcellen werden aangetroffen.

In datzelfde jaar voerden twee teams van Amerikaanse en Japanse onderzoekers een studie uit waarin ze volwassen huidcellen konden omkeren, zodat ze als pluripotente stamcellen konden fungeren. Deze kunnen differentiëren en kunnen elk ander type cel worden.

De ontdekking van het nieuwe proces, waarbij de "programmering" van epitheelcellen wordt veranderd, opent een pad naar het gebied van medisch onderzoek.

Robotachtige ledematen die worden aangestuurd door de hersenen

In 2000 implanteerden wetenschappers van het Duke University Medical Center verschillende elektroden in de hersenen van een aap. Het doel was dat dit dier controle kon uitoefenen over een robotachtig lidmaat, waardoor het zijn voedsel kon verzamelen.

In 2004 werd een niet-invasieve methode ontwikkeld met de bedoeling de golven uit de hersenen op te vangen en deze te gebruiken om biomedische apparaten te besturen. In 2009 werd Pierpaolo Petruzziello de eerste mens die met een robothand complexe bewegingen kon uitvoeren.

Dit kon hij bereiken door gebruik te maken van neurologische signalen uit zijn hersenen, die werden opgevangen door de zenuwen in zijn arm.

Genoombasis bewerken

Wetenschappers hebben een nauwkeurigere techniek ontwikkeld dan genbewerking, waarbij veel kleinere segmenten van het genoom worden gerepareerd: de basen. Hierdoor kunnen DNA- en RNA-basen worden vervangen, waardoor enkele specifieke mutaties worden opgelost die verband kunnen houden met ziekten.

CRISPR 2.0 kan een van de basen vervangen zonder de structuur van het DNA of RNA te veranderen. De specialisten slaagden erin om een ​​adenine (A) te vervangen door een guanine (G), door hun cellen te 'misleiden' om DNA te repareren.

Op deze manier werden de AT-basen een GC-paar. Deze techniek herschrijft fouten in de genetische code, zonder de noodzaak om hele delen van het DNA te knippen en te vervangen.

Nieuwe immunotherapie tegen kanker

Deze nieuwe therapie is gebaseerd op het aanvallen van het DNA van het orgaan met kankercellen. Het nieuwe medicijn stimuleert het immuunsysteem en wordt gebruikt bij melanomen.

Het kan ook worden gebruikt bij tumoren waarvan de kankercellen een zogenaamd "mismatch-herstel-deficiëntie" hebben. In dit geval herkent het immuunsysteem deze cellen als lichaamsvreemd en schakelt het ze uit.

Het medicijn is goedgekeurd door de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA).

Gentherapie

Een van de meest voorkomende genetische oorzaken van kindersterfte is spinale spieratrofie van type 1. Deze pasgeborenen missen een eiwit in de motorneuronen van het ruggenmerg. Hierdoor verzwakken de spieren en stoppen ze met ademen.

Baby's met deze ziekte hebben een nieuwe optie om hun leven te redden. Het is een techniek waarbij een ontbrekend gen in spinale neuronen wordt opgenomen. De boodschapper is een onschadelijk virus dat adeno-geassocieerd virus (AAV) wordt genoemd.

AAV9-gentherapie, waarbij het eiwitgen afwezig is in neuronen in het ruggenmerg, wordt intraveneus toegediend. In een hoog percentage van de gevallen waarin deze therapie werd toegepast, konden de baby's eten, zitten, praten en sommigen zelfs rennen.

Menselijke insuline door middel van recombinant-DNA-technologie

De productie van humane insuline door middel van recombinant-DNA-technologie is een belangrijke stap vooruit in de behandeling van patiënten met diabetes. De eerste klinische onderzoeken met recombinant humane insuline bij mensen begonnen in 1980.

Dit werd gedaan door de A- en B-ketens van het insulinemolecuul afzonderlijk te produceren en ze vervolgens met behulp van chemische technieken te combineren. Nu is het recombinante proces anders sinds 1986. De menselijke genetische codering voor pro-insuline wordt ingebracht in Escherichia coli-cellen.

Deze worden vervolgens door fermentatie gekweekt om pro-insuline te produceren. Het linkerpeptide wordt enzymatisch gesplitst van pro-insuline om humane insuline te produceren.

Het voordeel van dit type insuline is dat het een snellere werking en een lagere immunogeniteit heeft dan dat van varkensvlees of rundvlees.

Transgene planten

In 1983 werden de eerste transgene planten gekweekt.

Na 10 jaar werd de eerste genetisch gemodificeerde plant in de Verenigde Staten op de markt gebracht en twee jaar later kwam een ​​tomatenpuree geproduceerd uit een genetisch gemodificeerde plant op de Europese markt.

Vanaf dat moment worden elk jaar genetische modificaties vastgelegd in planten over de hele wereld. Deze transformatie van planten wordt uitgevoerd door middel van een proces van genetische transformatie, waarbij exogeen genetisch materiaal wordt ingebracht

De basis van deze processen is de universele aard van DNA, dat de genetische informatie van de meeste levende organismen bevat.

Deze planten worden gekenmerkt door een of meer van de volgende eigenschappen: tolerantie voor herbiciden, resistentie tegen ongedierte, gemodificeerde aminozuren of vetsamenstelling, mannelijke onvruchtbaarheid, kleurverandering, late rijping, insertie van een selectiemarker of resistentie tegen virale infecties.

Ontdekking van het 79ste orgaan van het menselijk lichaam

Hoewel Leonardo Da Vinci het al meer dan 500 jaar geleden beschreef, beschouwden biologie en anatomie het mesenterium als een simpele weefselplooi, zonder enig medisch belang.

In 2017 beschouwde de wetenschap het mesenterium echter als het 79e orgaan, dus werd het toegevoegd aan Gray's Anatomy, de referentiehandleiding voor anatomen.

De reden is dat wetenschappers nu van mening zijn dat het mesenterium een ​​orgaan is dat een dubbele vouw vormt van het peritoneum, de verbinding tussen de darm en de buikwand.

Als het eenmaal als een orgaan is geclassificeerd, moet er nu meer onderzoek worden gedaan naar het werkelijke belang ervan in de menselijke anatomie en hoe het kan helpen bij het diagnosticeren van bepaalde ziekten of het uitvoeren van minder ingrijpende operaties.

Orgaandonatie maakt plaats voor 3D-printen

3D-printen is een van de belangrijkste wetenschappelijke vorderingen van de afgelopen decennia, vooral op praktisch niveau, omdat het een hulpmiddel is dat veel economische sectoren en een groot deel van wetenschappelijk onderzoek verandert.

Een van de toepassingen die al worden overwogen, is dat van de massale ontwikkeling van organen, aangezien de vooruitgang de reproductie van complexe menselijke weefsels mogelijk zou maken om ze chirurgisch te implanteren.

Referenties

1. SINC (2019) Tien wetenschappelijke vooruitgang van 2017 die de wereld en
2. Bruno Martín (2019). Prijs voor de bioloog die de menselijke symbiose met bacteriën ontdekte. Het land. Opgehaald van elpais.com.
3. Mariano Artigas (1991). Nieuwe vorderingen in moleculaire biologie: slimme genen. Wetenschap, rede en geloofsgroep. Universiteit van Navarra. Hersteld van.unav.edu.
4. Kaitlin Goodrich (2017). 5 belangrijke doorbraken in de biologie van de afgelopen 25 jaar. Hersenen landschap. Hersteld van brainscape.com
5. National Academy of Sciences Engineering Medicine (2019). Recente vorderingen in ontwikkelingsbiologie. Hersteld van nap.edu.
6. Emily Mullin (2017). CRISPR 2.0, dat in staat is om een ​​enkele DNA-basis te bewerken, zou tienduizenden mutaties kunnen genezen. MIT Technology review. Hersteld van technologyreview.es.