Pabrik Gen

Pada hari dengan warna cerah musim gugur yang lalu, sekelompok arsitek, kontraktor, insinyur, dan ilmuwan yang cemas berkumpul di ruang bawah tanah sebuah bangunan di Rockville, Md. Struktur itu seharusnya diubah pada akhir tahun menjadi pabrik pengurutan DNA terbesar di dunia, tetapi rapat perencanaan menegaskan bahwa masalah menumpuk. Pengiriman generator uap penting telah tertinggal. Dan bahkan tidak jelas bahwa dinding gedung perkantoran seluas 113.000 kaki persegi, yang telah ditempati oleh kontraktor pertahanan tetapi sekarang sudah hancur, akan menampung semua pipa dan kabel yang dibutuhkan untuk menjalankan laboratorium baru.



Para kontraktor merasa tidak nyaman, tetapi jika para ilmuwan yang hadir di ruangan itu tidak dipenuhi dengan simpati, itu karena mereka telah menetapkan tugas yang lebih besar untuk diri mereka sendiri dengan garis waktu yang bahkan lebih dramatis. Para peneliti bekerja untuk Celera Genomics Corp, sebuah perusahaan yang dibentuk Mei lalu dengan rencana untuk memecahkan kode pada tahun 2001 semua 3,5 miliar huruf kimia DNA yang membentuk keturunan manusia. Celera bermaksud tidak hanya untuk mengalahkan empat tahun dari tanggal target yang semula ditetapkan oleh Proyek Genom Manusia yang didanai publik (yang dimulai pada tahun 1990), tetapi juga untuk menyelesaikan pekerjaan untuk sepersepuluh dari label harga proyek pemerintah sebesar miliar.

Mata Tuhan Dijual

Kisah ini adalah bagian dari edisi Maret 1999 kami





  • Lihat sisa masalah
  • Langganan

Jika klaim ini datang dari perusahaan lain, mereka mungkin akan dianggap keterlaluan. Tapi Celera adalah anak dari Perkin-Elmer, perusahaan instrumen yang memonopoli pasar mesin pengurutan DNA otomatis, dan J. Craig Venter, peneliti genom paling kontroversial dan produktif di dunia. Para mitra setuju untuk memberi TR pratinjau substansi di balik rencana ambisius mereka, dan mengizinkan seorang reporter untuk mengikuti saat fasilitas Celera terbentuk.

diagram alur kecerdasan buatan

Sebagian besar keahlian ilmiah yang mendukung Celera berasal dari The Institute for Genomic Research (TIGR), laboratorium independen Venter yang didirikan pada tahun 1992. Di TIGR, juga di Rockville, staf Venter telah menggunakan metode tembak cepat yang dikenal sebagai pendekatan senapan acak untuk memecahkan kode genom hampir selusin bakteri. Tidak ada lab lain yang menghasilkan lebih banyak pembacaan urutan DNA dari untaian panjang huruf kimia yang ditunjuk A, C, G dan T yang membentuk molekul DNA. Lagi pula, pendekatan Venter belum pernah dicoba pada apa pun yang sebesar genom manusia, yang mengandung sekitar 1.000 kali lebih banyak DNA daripada mikroba rata-rata Anda. Sulit…untuk memahami keseluruhan skala ini, kata Venter, sekarang presiden Celera. Saya dapat menangani jutaan, setidaknya, karena saya menghabiskannya sepanjang waktu sekarang.

Uang di balik Celera berasal dari Perkin-Elmer, raksasa instrumen yang proyeknya merupakan perubahan dramatis ke arah pengendalian data daripada hanya membuat dan menjual peralatan. Keputusan oleh pejabat di Perkin-Elmer's Norwalk, Conn., markas besar untuk menempatkan jenis baru yang kuat dari sekuenser DNA untuk bekerja untuk diri mereka sendiri telah mengejutkan industri bioteknologi dan menarik perbandingan dengan langkah Microsoft ke penerbitan online. Para mitra mengatasi ketakutan bahwa mereka mungkin membajak genom dengan berjanji untuk menyerahkan data secara gratis (tetapi dengan beberapa peringatan) ke sektor publik. Di antara metode senapan Venter dan kantong dalam dan mesin baru Perkin-Elmer, Celera tampak seolah-olah dapat memenuhi namanya: permainan kata celerity, untuk kecepatan tindakan.



Tur Pabrik

Hari ini, empat bulan dan banyak larut malam setelah pertemuan perencanaan yang dilanda kecemasan, pabrik gen selesai. Satu-satunya tanda bahwa gedung kaca itu berisi apa yang bisa dibilang sebagai laboratorium biologi molekuler paling produktif di dunia adalah dua unit pendingin udara besar yang berjongkok di rumput. Pendingin, terlalu berat untuk ditempatkan di atas gedung, mendinginkan 1.600 meter kubik udara per menit dan menyalurkannya ke jantung fasilitas, di mana 257 mesin pengurutan baru bersenandung dalam barisan yang teratur.

tagihan hak digital

Mesin model 3700 abu-abu setinggi pinggang dikembangkan selama dua tahun secara hampir rahasia oleh anak perusahaan Perkin-Elmer di Pantai Barat, Applied Biosystems. Hanya satu dari mesin itu, kata Venter, yang memiliki kapasitas pengurutan lebih banyak daripada banyak laboratorium akademis besar, yang sebagian besar mengandalkan model sebelumnya yang disebut 377. Secara keseluruhan, Venter menghitung, Celera dapat memecahkan kode DNA hampir sebanyak semua yang ada dalam satu hari. laboratorium yang didanai oleh Proyek Genom Manusia yang diproduksi tahun lalu.

kacamata untuk orang yang buta warna

Apa yang ada di dalam mesin baru inilah yang membuatnya begitu cepat. Masing-masing berisi 104 kapiler kaca: tabung berongga tipis yang dapat diisi oleh mesin secara otomatis dengan polimer sirup dan kemudian dibersihkan dengan larutan asam nitrat encer. Tugas sequencer adalah menyortir fragmen DNA berdasarkan ukuran. Ditarik oleh medan listrik, fragmen kecil bergerak melalui tabung lebih cepat daripada yang besar. Kapiler menggantikan lembaran gel beracun berukuran baki kantin yang tidak praktis yang digunakan pada model sebelumnya, yang harus diganti oleh teknisi ahli setiap beberapa jam. Dilengkapi dengan bahan kimia dan lebih dari 1.000 sampel DNA, 3700 otomatis dapat berjalan selama hampir dua hari tanpa campur tangan manusia, kata Mark Adams, ilmuwan muda yang mengawasi operasi pengurutan Celera. Pada kapasitas penuh, Celera mengharapkan untuk membaca 100 juta huruf urutan DNA setiap hari.



Lebih dari setengah personel Celera yang didukung oleh delapan server komputer 64-bit setinggi 6 kaki yang terletak di gedung yang berdekatan-akan dikhususkan untuk menguraikan longsoran aliran data dari fasilitas pengurutan. Yang memimpin analisis adalah Gene Myers, pakar analisis pola yang sedang cuti dari departemen ilmu komputer Universitas Arizona.

Tantangan yang akan dihadapi staf Myers adalah seperti menyusun kembali Alkitab lengkap dari 10 salinan yang telah dirobek menjadi potongan-potongan kecil. Karena mesin pengurutan hanya dapat membaca bagian pendek DNA, genom pertama-tama harus dipecah menjadi bagian-bagian yang lebih kecil. Ilmuwan Celera mulai dengan mengambil DNA dari sejumlah sel manusia dan secara kimiawi mencabik-cabiknya menjadi jutaan fragmen acak yang tumpang tindih sepanjang beberapa ribu huruf. Untuk menyimpan perpustakaan fragmen-fragmen ini, para ilmuwan mencangkokkannya ke dalam koloni bakteri E. coli. Mengikuti strategi shotgun, Celera kemudian akan mengurutkan 500 huruf dari setiap ujung fragmen-mengulangi proses di seluruh perpustakaan menghasilkan 70 juta urutan terpisah.

Tugas Myers adalah mengembangkan algoritme yang dapat merakit elemen-elemen ini setelah kodenya dibaca. Meskipun kedengarannya seperti pekerjaan yang mudah-hanya berbaris huruf yang tumpang tindih dan mulai menempelkan-itu sama sekali tidak. Ambil Alkitab yang robek. Ungkapan umum seperti Jangan… atau Terberkatilah mereka… akan membuat penyusunan kembali buku yang bagus menjadi lebih sulit karena beberapa bagian tampak tumpang tindih padahal sebenarnya tidak. Genom juga dijejali dengan urutan berulang, beberapa pendek, beberapa panjang, beberapa hadir dalam satu juta salinan, yang lain diulang hanya dua kali.

Untuk alasan itu, para ilmuwan yang bekerja pada Proyek Genom Manusia yang didanai publik telah dengan susah payah memetakan genom sebelum mulai mengurutkan. Kira-kira seperti mencari tahu di mana bab-bab Alkitab pergi sebelum merobek halaman, itu berarti mereka kemudian harus menyusun kembali banyak tumpukan kecil, bukan satu yang besar. Elbert Branscomb, direktur Institut Genom Bersama Departemen Energi, berpikir teka-teki 70 juta keping Celera mungkin tidak dapat dipecahkan. Seberapa besar masalah ini, tidak seorang pun memiliki tebakan yang cukup bagus, kata Branscomb.

mencampurkan DNA manusia dan hewan

Myers berpendapat bahwa kunci dari solusinya adalah potongan puzzle Celera datang berpasangan diangkat dari ujung satu fragmen, panjang total yang mereka ketahui. Pasangan, dia percaya, akan membatasi masalah cukup untuk sampai pada solusi yang unik. Ilmuwan luar mengatakan strategi Celera tidak akan mungkin tanpa urutan yang sudah dikembangkan di laboratorium yang didanai publik, tetapi Myers mempertahankan teka-teki itu tetap bisa dipecahkan. Informasi dari luar hanyalah sebuah kebijaksanaan, katanya. Jika kita akan melakukan genom yang tidak memiliki data tentangnya, katakanlah rumput Bermuda, kita dapat melakukan operasi mandiri.

Apakah operasi Celera mewakili sains kelas atas atau tidak masih menjadi perdebatan di komunitas genom. Tanpa ragu, versi genom Celera akan memiliki banyak celah kecil. Sebuah fotokopi, jika Anda mau, yang memberikan gambaran besar dan sebagian besar detail tetapi mungkin tidak memenuhi standar kesetiaan tinggi yang dibayangkan oleh Proyek Genom Manusia.

Setelah Genom

Data, bagaimanapun, akan cukup baik untuk dibawa ke pasar. Venter mengatakan dia akan memberikan urutan mentah secara gratis dengan mengunduhnya ke repositori publik online yang dikenal sebagai GenBank. Jadi apa yang tersisa untuk dijual? Cukup banyak. Keuntungan Celera mungkin sebagian besar berasal dari pemberian lisensi kepada perusahaan farmasi, sebuah database yang mengemas urutannya ke dalam bentuk yang lebih mudah diakses. Perusahaan obat akan menambang data untuk gen dengan aplikasi medis, meskipun Venter mengatakan Celera pertama-tama akan menemukan dan mematenkan beberapa ratus gen untuk dirinya sendiri. Celera juga akan menyimpan informasi tentang huruf DNA tunggal yang bervariasi antara orang-orang yang disebut polimorfisme nukleotida tunggal. Perbedaan ini dapat memprediksi kerentanan seseorang terhadap penyakit atau reaksi obat toksik. Dan di luar genom manusia ada orang lain. Monsanto, perusahaan pertanian besar, telah menyarankan agar Celera mengambil genom beras.

Seperti yang Venter suka tunjukkan, menyelesaikan urutan manusia hanyalah awal dari era baru di mana data dapat digunakan untuk meningkatkan kesehatan manusia. Jika rencana Celera berhasil, zaman pascagenomik ini akan datang lebih cepat dari yang diperkirakan. Faktanya, Celera memajukan garis waktu untuk membaca genom sebelum satu dinding pun dirobohkan untuk renovasi pabrik. Menanggapi persaingan yang tidak terduga, direktur Proyek Genom Manusia yang didanai publik telah mengumumkan bahwa mereka sekarang berencana untuk menghentikan seluruh proyek pada tahun 2003, dua tahun lebih awal dari jadwal semula yang diminta. Dan pada tahun 2001, ketika Celera telah berjanji untuk mengungkap datanya, para ilmuwan sektor publik telah berjanji untuk membuat rancangan kerja untuk mencocokkannya. Genom publik atau pribadi, kecepatan jelas merupakan urutan hari ini.

bersembunyi

Teknologi Aktual

Kategori

Tidak Dikategorikan

Teknologi

Bioteknologi

Kebijakan Teknologi

Perubahan Iklim

Manusia Dan Teknologi

Bukit Silikon

Komputasi

Majalah Berita Mit

Kecerdasan Buatan

Ruang Angkasa

Kota Pintar

Blockchain

Cerita Fitur

Profil Alumni

Koneksi Alumni

Fitur Berita Mit

1865

Pandangan Ku

77 Jalan Massal

Temui Penulisnya

Profil Dalam Kemurahan Hati

Terlihat Di Kampus

Surat Alumni

Berita

Pemilu 2020

Dengan Indeks

Di Bawah Kubah

Pemadam Kebakaran

Cerita Tak Terbatas

Proyek Teknologi Pandemi

Dari Presiden

Sampul Cerita

Galeri Foto

Direkomendasikan