به طور کلی BioBrick یک استاندارد مهندسی در زیست‌شناسی مصنوعی است که برای طراحی و ترکیب قطعات ژنتیکی به‌صورت #ماژولار استفاده می‌شود. این قطعات، مانند "بلوک‌های #لگو"، شامل توالی‌های استانداردی هستند که هرکدام وظیفه خاصی دارند (مانند پروموتر، ژن، یا ترمیناتور) و می‌توانند به راحتی در مدارهای ژنتیکی مختلف ترکیب شوند. هدف BioBrick‌ها ساده‌سازی فرآیند مونتاژ قطعات ژنتیکی

اطلاعات تکمیلی:

روش‌های مونتاژ ژنتیکی شامل مونتاژ آنزیمی و بدون آنزیم هستند. در مونتاژ آنزیمی، از آنزیم‌های محدودکننده و لیگاز برای اتصال قطعات DNA استفاده می‌شود. در مونتاژ بدون آنزیم، روش‌هایی مانند مونتاژ Gibson و Golden Gate رایج‌اند؛ Gibson قطعات با توالی‌های همپوشان را با دقت بالا متصل می‌کند، و Golden Gate از آنزیم‌های نوع IIS برای مونتاژ دقیق مدارهای پیچیده بهره می‌برد. همچنین، روش بازترکیب همولوگ با استفاده از سلول‌های میزبان، قطعات DNA را بر اساس توالی‌های همولوگ به هم متصل می‌کند. این روش‌ها برای طراحی مدارهای ژنتیکی و مهندسی سیستم‌های زیستی کاربرد دارند.

و ایجاد سیستم‌های زیستی پیچیده‌تر با تکرارپذیری و سازگاری بالا است. این قطعات به دلیل طراحی استاندارد، امکان استفاده در میزبان‌های مختلف و ساخت سیستم‌های زیستی پیشرفته مانند سنسورها یا تولیدکننده‌های دارو را فراهم می‌کنند.
@irbioinformatics
با وجود مزایایی همچون سادگی مونتاژ، سازگاری، و کاربرد در تولید زیستی و آموزش، محدودیت‌هایی مانند اندازه قطعات، نیاز به توالی‌های خاص، و مشکلات احتمالی در بیان ژن وجود دارد. با این حال، BioBrick‌ها ابزار کلیدی در رقابت‌های زیست‌شناسی مصنوعی مانند iGEM و تحقیقات علمی به شمار می‌روند و نقش مهمی در پیشرفت طراحی سیستم‌های زیستی به خصوص در حوزه synthetic biology ایفا می‌کنند.

اجزای معمول BioBrick
پروموترها (Promoters): برای آغاز رونویسی.
ریبوزومال بایندینگ سایت‌ها (RBS): برای شروع ترجمه.
ژن‌های عملکردی (Coding Sequences): ژن‌هایی که محصول پروتئینی خاصی تولید می‌کنند.
ترمیناتورها (Terminators): برای پایان رونویسی.
مارکرهای انتخابی: برای شناسایی سلول‌هایی که BioBrick را دریافت کرده‌اند.

در حال حاضر، BioBrick‌ها را می‌توان از حجم زیادی از اطلاعات موجود در پایگاه‌های داده عمومی (مانند BRENDA، GenBank، PANTHER، UniProt و

اطلاعات تکمیلی:

دقت داشته باشید پایگاه داده Rhea یک دیتابیس بیوشیمیایی است که در برگیرنده اطلاعات واکنش های شیمیایی در درون سلول های زیستی است و داده های موجود در این دیتابیس در فرمت RD، RXN، BioPAX، TSV و RDF ذخیره شده اند. دسترسی به این ابزار کاملا رایگان است و شما می توانید با استفاده از رکوردهای مختلف در این پایگاه داده اقدام به جستجوی اطلاعات دلخواه نمایید. این پایگاه داده در میان کاربران ایرانی کمتر شناخته شده است و برای اولین بار در این کانال اطلاعات کامل این پایگاه در اختیار محققان عزیز قرار گرفته است.

...) شناسایی (استخراج) کرد یا از BioBrick‌های از پیش طراحی‌شده در پایگاه‌های تخصصی مانند iGEM Parts Registry و BioMaster DataBase انتخاب نمود. این BioBrick‌های مهندسی‌شده می‌توانند با روش‌های سنتی، از جمله PCR، یا با استفاده از فناوری‌های پیشرفته مانند سنتز de novo

اطلاعات تکمیلی:

سنتز de novo نوکلئیک اسید به فرآیند ساخت مصنوعی مولکول‌های DNA یا RNA از ابتدا و بدون نیاز به قالب طبیعی (template) اشاره دارد. در این روش، توالی‌های نوکلئوتیدی به‌طور دقیق طراحی و مستقیماً به کمک فناوری‌های شیمیایی یا بیوشیمیایی ساخته می‌شوند. این تکنولوژی ابزار قدرتمندی در زیست‌شناسی مولکولی و زیست‌شناسی مصنوعی است که امکان تولید ژن‌های سفارشی و حتی ژنوم‌های کامل را فراهم می‌کند.

قطعات بزرگ اسید نوکلئیک (ژن‌های مصنوعی) که هزینه آن‌ها در سال‌های اخیر به‌طور قابل‌توجهی کاهش یافته، به‌دست آیند. BioBrick‌های انتخاب‌شده می‌توانند برای بهینه‌سازی بیان هترولوگ و سهولت در مونتاژ، بیان و خالص‌سازی‌های بعدی، بیشتر مهندسی شوند. برای این منظور، انواع برچسب‌های پروتئینی مانند برچسب‌های حلالیت و تمایلی، و برچسب‌هایی برای ساده‌سازی کلونینگ در وکتورهای بیانی طراحی شده‌اند.
@irbioinformatics
پس از دستیابی به BioBrick‌های موردنظر، معمولاً آن‌ها با سایر BioBrick‌ها ترکیب می‌شوند تا شبکه‌های مصنوعی با پیچیدگی بیشتر ایجاد گردد. برای مونتاژ چندین BioBrick در شبکه‌های مصنوعی، فناوری‌های مختلفی توسعه یافته است که شامل کلونینگ وابسته به PCR، کلونینگ بدون درز، روش‌های مبتنی بر بازترکیب، و سایر روش‌ها می‌شوند.

سلول‌های بنیادی جنینی (Embryonic Stem Cells): این سلول‌ها از جنین‌های در حال توسعه استخراج می‌شوند و قادرند به تمامی انواع سلول‌های بدن تبدیل شوند، به عبارت دیگر، این سلول‌ها توانایی "پلوریپوتنت" دارند که به معنای توانایی تمایز به هر نوع سلول بالغ در بدن است. این نوع سلول‌ها معمولاً از جنین‌هایی که در مرحله بلاستوسیست قرار دارند به دست می‌آیند. استفاده از سلول‌های بنیادی جنینی، به‌ویژه در تحقیقات پزشکی، به دلیل قابلیت‌های زیاد و توانایی‌های درمانی بالقوه آنها در زمینه‌های مختلف مانند ترمیم بافت‌ها، درمان بیماری‌های عصبی و بازسازی اعضای آسیب‌دیده، توجه زیادی را به خود جلب کرده است. اما به‌دلیل مسائل اخلاقی و حقوقی پیرامون استفاده از جنین‌های انسانی، استفاده از این نوع سلول‌ها محدودیت‌هایی دارد.

سلول‌های بنیادی بالغ (Adult Stem Cells): این سلول‌ها که به نام سلول‌های بنیادی بدن نیز شناخته می‌شوند، در بافت‌های مختلف بدن افراد بالغ یافت می‌شوند و معمولاً برای ترمیم و بازسازی بافت‌های آسیب‌دیده نقش دارند. سلول‌های بنیادی بالغ معمولاً محدودتر از سلول‌های بنیادی جنینی هستند و توانایی تمایز به انواع خاصی از سلول‌ها را دارند. به این سلول‌ها معمولاً "سلول‌های بنیادی چندتوان" یا "multipotent" گفته می‌شود. به عنوان مثال، سلول‌های بنیادی مغز استخوان می‌توانند به سلول‌های خونی تبدیل شوند، و سلول‌های بنیادی پوست می‌توانند به سلول‌های پوستی و سلول‌های لایه‌های دیگر پوست تبدیل شوند. این نوع سلول‌ها نسبت به سلول‌های بنیادی جنینی از نظر اخلاقی کم‌چالش‌تر هستند و در حال حاضر در بسیاری از درمان‌ها مانند پیوند مغز استخوان برای درمان بیماری‌های خونی به‌طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند.

سلول‌های بنیادی القا شده (Induced Pluripotent Stem Cells - iPSCs): این سلول‌ها نوعی سلول بنیادی هستند که در آزمایشگاه از سلول‌های بالغ معمولی (مانند سلول‌های پوست یا خون) با استفاده از تکنیک‌های مهندسی ژنتیک به سلول‌های بنیادی جنینی تبدیل می‌شوند. این نوع سلول‌ها ویژگی‌های مشابه سلول‌های بنیادی جنینی دارند، از جمله توانایی تمایز به انواع مختلف سلول‌های بدن. مزیت اصلی این سلول‌ها در مقایسه با سلول‌های بنیادی جنینی، نداشتن مشکلات اخلاقی و حقوقی مربوط به استفاده از جنین‌های انسانی است. سلول‌های iPSC پتانسیل‌های درمانی زیادی دارند و در تحقیقاتی مانند درمان بیماری‌های ژنتیکی، بازسازی بافت‌ها، و مدل‌سازی بیماری‌ها در آزمایشگاه کاربرد دارند.

سلول‌های بنیادی نوزادی (Perinatal Stem Cells): این نوع سلول‌ها از بافت‌های مختلف موجود در دوران نوزادی، مانند خون بند ناف یا مایع آمنیوتیک، استخراج می‌شوند. این سلول‌ها می‌توانند به انواع خاصی از سلول‌ها تبدیل شوند و در برخی مواقع از نظر قابلیت‌های تمایز با سلول‌های بنیادی جنینی و بالغ قابل مقایسه هستند. سلول‌های بنیادی نوزادی در تحقیقات و درمان‌های مختلف، به‌ویژه در زمینه ترمیم بافت‌ها و درمان بیماری‌های عصبی و قلبی، مورد توجه قرار دارند.

سلول‌های بنیادی با توانایی‌های منحصر به فرد خود در ترمیم و بازسازی بافت‌ها، به‌ویژه در درمان بیماری‌ها و اختلالات مختلف، نقش مهمی در پزشکی آینده ایفا خواهند کرد. استفاده از این سلول‌ها در درمان‌های نوین پزشکی، از جمله درمان بیماری‌های سرطانی، بیماری‌های عصبی، دیابت و بیماری‌های قلبی، امیدوارکننده به نظر می‌رسد.