Новостивысоких технологии

На прошлой неделе группа из 150 приглашенных экспертов, собравшихся в Гарварде. За закрытыми дверями они говорили о перспективах проектирования и строительства полного генома человека с нуля, используя только ваш компьютер, синтезатор ДНК и сырья. Затем искусственный геном будет введен в живой клетке человека, для замены ее природной ДНК. Есть надежда, что клетка “перезагрузится”, изменит свои биологические процессы для работы на основе указаний, приведенных синтетические ДНК.

Другими словами, в ближайшее время мы, возможно, увидим первую “искусственную человеческую клетку”.

Но цель не только в создании Человека 2.0. В рамках этого проекта, “HGP-Write: Testing Large Synthetic Genomes in Cells”, ученые надеются разработать новейшие и мощные инструменты, которые будут толкать синтетические биологии на поклонников в геометрической прогрессии растут в промышленных масштабах. В случае успеха не только обзаведемся биологическими инструментами для проектирования человека как вида: мы получим возможность переделать живет мир.

Создание жизни

Синтетическая биология — это, по сути, брак между принципами инженерии и биотехнологиями. Если секвенирование ДНК посвящен чтении ДНК, генная инженерия — редактирования ДНК, а синтетическая биология — это программирование новой ДНК, независимо от ее первоначального источника, с целью создания новых форм жизни.

Синтетические биологи видят в ДНК и генах стандартные биологически кирпича, которые могут быть использованы как воля для создания и модификации живых клеток.

В этой области присутствует концепция дизайна, говорит д-р Джей Кислинг, пионер синтетической инженерии в Калифорнийском университете в Беркли. “Когда ваш жесткий диск умирает, вы можете пойти в ближайший компьютерный магазин, купить новый, заменить старый, — сказал он. — Почему бы нам не использовать биологические части таким же образом?”.

Чтобы ускорить прогресс в этой области, Кислинг и его коллеги собирает базу данных стандартизированных частей ДНК — которая получила название BioBricks (“биокирпичики”). Можно использовать, как элементы головоломки и собрать генетический материал, до сих пор невиданного в природе.

Для Кислинга и других в этой области синтетической биологии — это как разработка нового языка программирования. Клетки — это hardware, “железо”, в то время как ДНК — это программа, которая позволяет им работать. Имеет достаточно знаний о том, как работают гены, синтетические биологи надеются, что смогут написать генетической программы с нуля, чтобы создать новые организмы, чтобы изменить природу, и даже и направить человеческую эволюцию на новый канал.

Как генной инженерии, синтетической биологии дает ученым возможность экспериментировать с природными ДНК. Разница в объеме: редактирование генов — это процесс, “вырезать/вставить”, который добавляет новые гены, или меняет буквы в существующих генах. Иногда меняются не так уж и много.

Синтетическая биология, с другой стороны, создает генов с нуля. Это дает ученым больше возможностей для изменения в известные гены или даже создавать свои собственные. Возможности практически безграничны.

Биомедикаменты, биотоплива, биоурожай

Взрыв синтетические биологии за последние десять лет уже принес результатов, приносящих радость, как ученые, так и корпораций. Еще в 2003 году. года, Кислинг опубликовал одно из первых исследований, доказывают и показывают силу такого подхода. Это было посвящено химические вещества под названием артемизинин, мощный противомалярийный препарат, извлеченный из сладкой полыни (полыни однолетней).

Несмотря на многочисленные попытки культивировать это растение, его доходность по-прежнему очень низкий.

Кислинг понял, что синтетическая биология предлагает способ обойти процесс сбора урожая в целом. Введя желаемых генов в клетки бактерий, рассуждал он, вы можете превратить эти клетки в машины и оборудование для производства артемизинина и обеспечить за свой счет новый богатый источник препарата.

Это было очень трудно. Учеными было нужно, чтобы построить совершенно новый путь метаболизма в клетке, что позволяет ей обрабатывать химические вещества, которые он ранее не знал. Методом проб и ошибок, ученые склеили вместе десятки генов из нескольких организмов в один пакет ДНК. Установить этот пакет в кишечную палочку — бактерии E. coli и, как правило, используется в лаборатории для производства химических веществ — они создали новый способ для бактерий, который позволил ей выделяется артемизинин.

Еще немного подкрутив нужные гайки, Кислингу и его команде удалось вырастить производство в миллион раз и снизить стоимость препарата десятикратно.

Артемизинин был только первый шаг в обширной программе. Этот препарат является промывка, принадлежит к семейству молекул, часто используются для производства биотоплива. Почему бы не применить тот же процесс для производства биотоплива? Заменой гены, с помощью которых бактерии производят артемизинин, генами для производства биотопливных углеводородов, ученые уже сделали много микробов, которые сахар превращается в топливо.

Аграрный сектор — еще одна отрасль, которая может получить огромную пользу от синтетической биологии. Теоретически, мы могли бы, что гены, ответственные за азотфиксацию у бактерий, поместите их в клетки наших культур и полностью изменить их естественный процесс роста. С правильной комбинации генов, мы могли бы выращивать урожай с полным спектром питательных веществ, который требует меньше воды, земли, энергии и удобрений.

Синтетические биологии можно было бы применить для производства совершенно новых продуктов, например, духи через ферментацию измененных дрожжей или веганских сыров и других молокопродуктов, созданных без помощи животных.

“Мы должны сократить объем выбросов углекислого газа и вредных веществ, использовать меньше земли и воды, для борьбы с вредителями и повышения плодородия почв”, – говорит доктор Памела Рональд, профессор университета Калифорнии, Дэвис. Синтетическая биология может обеспечить нас правильными инструментами.

Воспроизведение жизни

На странице практику! Одна из конечных целей синтетической биологии является создание искусственного тела, сделанный исключительно из специально разработан ДНК.

Основным препятствием сейчас являются технологии. Синтез ДНК в настоящее время очень дорого, медленно и склонны к ошибкам. Большинство существующих методов позволяют сделать цепи ДНК в 200 букв длины; обычных генов в десять раз дольше. Геном человека содержит около 20 000 генов, которые производят белки. Но последние десять лет затраты на синтез ДНК быстро снижались.

По словам доктора Дрю Энди, генетики Стэнфордского университета, стоимость, порядок отдельных букв с 4 долларов в 2003 году. году упала до 3 центов сегодня. Ориентировочная стоимость печати все 3 млрд букв человеческого генома в данный момент составляет 90 миллионов долларов, но ожидается, что он упадет и до 100 000 долларов за 20 лет, если тенденция останется на том же уровне.

В 90-х годах Крейг Вентер, известный по своей главной роли в секвенировании генома человека, начал искать минимальный набор генов, необходимых для создания жизни. Вместе с коллегами из Института геномных исследований Вентер убирал генов из бактерии Mycoplasma genitalium, чтобы выявить критически важные для жизни.

В 2008 году. году Вентер собрал вместе эти “критически важные гены” и собрал новый “минимальный” геном из бульона химических веществ, используя синтез ДНК.

Несколько лет спустя Вентер пересадил искусственный геном в другую бактерию. Гены поселились и “перезапустили” клетку, позволяя ей расти и самовоспроизводиться — это был первый организм с полностью искусственным геномом.

От бактерий до человека

Если новая компания получит средства, он будет повторять эксперименты Вентера, используя наш собственный геном. Учитывая, что геном человека-это примерно в 5000 раз больше, чем бактерий Вентера, трудно сказать, насколько сложнее может быть такой синтез.

Даже если ничего не работает, промышленность получит ценнейший опыт. По словам доктора Джорджа Черча, ведущий генетики Гарвардской школы медицины, этот проект может открыть технический прогресс, который улучшит свою способность синтезировать длинную цепь ДНК. Церкви даже подчеркивает, что основной целью проекта является развитие технологии.

Тем не менее, встреча ученых вызвало много скептических комментариев. Как бы то ни было, этот проект в один прекрасный день может привести к созданию “дизайнерских младенцев”, или даже люди. Родителям таких людей могут быть компьютеры. Представьте себе такое будущее легко, но это пугает: насколько безопасно напрямую манипулировать жизнь или создать? Кто будет владеть этой технологией? Что делать с жизнью, которая была неудачной? Не вызовет ли все это, дискриминацию и неравенство?

Является ли мир на создании искусственной жизни?
Илья Хель

Комментирование и размещение ссылок запрещено.

Комментарии закрыты.