На прошлой неделе группа из 150 приглашенных экспертов собрались в Гарварде. За закрытыми дверями они обсудили перспективы проектирования и строительства целого генома человека с нуля, используя только компьютер, синтезатор ДНК и сырья. Тогда искусственный ген будет внедрен в живой человеческой клетке для замены своей природной ДНК. Остается надеяться, что клетка «перезагрузка», изменение своего биологического процесса работы на основании инструкции по искусственной ДНК.
Иными словами, вскоре мы можем увидеть первые «искусственных клеток человека».
Но цель не только создания человека 2.0. В рамках этого проекта», ПГП-пишите: тестирование крупных синтетических Геномов в клетки, ученые надеются разработать новые мощные инструменты, которые будут толкать синтетической биологии для экспоненциального роста в промышленных масштабах. В случае успеха мы будем не только приобретать биологические инструменты для дизайна вида человека: мы получим возможность переделать мир живых.
Создание жизни
Синтетическая биология является, по сути, брак между принципами инженерии и биотехнологии. Если секвенирование ДНК, посвященной ДНК и генной инженерии для изменения ДНК и синтетическая биология программирование новых ДНК, независимо от ее первоначального источника, чтобы создать новые формы жизни.
Синтетические биологи увидеть ДНК и гены стандартных биологических строительных блоков, которые могут быть использованы, как они пожалуйста, чтобы создавать и изменять живые клетки.
В этой области существует концепт-дизайнер, говорит д-р Джей Кислинг, Пионер синтетической инженерии в университете Калифорнии в Беркли. «Когда ваш жесткий диск умирает, вы можете пойти в ближайший компьютерный магазин, купить новые, заменить старые», — говорит он. — Почему бы нам не использовать биологические части таким же образом?».
Для ускорения прогресса в этой области, Кислинг и его коллеги собрали базу унифицированных единиц называется BioBricks ДНК («bicibici»). Его можно использовать как элементы головоломки и соберите генетический материал, доселе невиданное в природе.
Кислинг и другие в области синтетической биологии разработки нового языка программирования. Клетки являются аппаратное обеспечение, «железо», а ДНК-это программа, которая позволяет им работать. Имея достаточно знаний о том, как работают гены, синтетические биологи надеются, чтобы иметь возможность написать генетическую программу с нуля, чтобы создать новые организмы, чтобы изменить их характер и даже руководство по человеческой эволюции в новом направлении.
Как генной инженерии, синтетической биологии дает ученым возможность экспериментировать с природной ДНК. Разница в масштабе: редактирование генов-это процесс «вырезания и вставки», который добавляет новых генов или изменение букв в уже существующих генов. Иногда перемены-это не так много.
Синтетическая биология, с другой стороны, создавая гены с нуля. Это дает ученым больше возможностей внести изменения в известных генов, или даже создать свой собственный. Возможности практически безграничны.
Biomedicaments, биотопливо, биологии
Взрыв синтетической биологии за последние десять лет принесли результаты, которые вызвали восхищение ученых и корпораций. Еще в 2003 году, Кислинг опубликовано одно из первых исследований, доказывая и демонстрируя мощь этого подхода. Он был посвящен химическое вещество под названием артемизинин, мощный противомалярийный препарат извлекается из сладкой полыни (artemisia Однолетний).
Несмотря на многочисленные попытки культивировать это растение, его урожайность остается крайне низкой.
Кислинг понял, что синтетическая биология предлагает способ обойти процесс уборки в целом. Введя нужные гены в клетки бактерий, рассуждал он, можно превратить эти клетки в машину для производства артемизинина и обеспечить за их счет новый обильный источник.
Это было очень трудно. Ученые должны построить совершенно новую метаболических путей в клетке, позволяя ему обрабатывать химическими веществами, которые она не знала раньше. Методом проб и ошибок, ученые сшили десятки гены нескольких организмов в одном пакете ДНК. Установив этот пакет в E. coli — бактерия E. coli часто используется в лабораториях для производства химических веществ — они создали новый способ для бактерий, что позволило ей выделить артемизинин.
Еще нужно немного подкрутив гайки, Кислинг и его команда сумели увеличить добычу на миллион и снизить цену препарата в десятки раз.
Артемизинин был лишь первый шаг в огромной программе. Этот препарат представляет собой углеводородов, принадлежащих к семейству молекул часто используется для производства биотоплива. Почему бы не применить тот же процесс для производства биотоплива? Замена гены, которые бактерии производят артемизинина, гены, отвечающие за добычу углеводородов на биотопливо, ученые сделали много микробов, которые превращают сахар в топливо.
Аграрный сектор — еще одна отрасль, которая может получить огромную пользу от синтетической биологии. Теоретически, мы могли бы взять гены, ответственные за азотфиксации в бактерии, посадили их в клетки наших культур и полностью изменить процесс естественного роста. При правильной комбинации генов, мы могли бы выращивать урожай с полным спектром питательных веществ, что требует меньше воды, земли, энергии и удобрений.
Синтетическая биология может быть применено для производства принципиально новых продуктов питания, например, ароматизаторов путем брожения модифицированных дрожжей или веганский сыр и другие молочные продукты, разработан без использования животных.
«Мы должны сократить выбросы углекислого газа и вредных веществ, использовать меньше земли и воды, борьбы с вредителями и повышения плодородия почв», — говорит доктор Памела Рональд, профессор, Университет Калифорнии, Дэвис. Синтетическая биология может обеспечить нас необходимыми инструментами.
Воссоздание жизни
В направлении на практику! Одна из конечных целей синтетической биологии является создание искусственного организма сделаны исключительно из специально ДНК.
Главное препятствие сейчас-это технологии. Синтез ДНК в настоящее время очень дорогой, медленный и подвержен ошибкам. Большинство существующих методов позволяют сделать цепи ДНК, 200 символов; нормальных генов в десятки раз больше. Геном человека содержит около 20 000 генов, которые производят белки. Но последние десять лет стоимость синтеза ДНК резко сократилось.
По словам доктора Дрю Энди, генетики Стэнфордского университета, стоимость секвенирования одного письма с 4 долларов в 2003 году, сегодня снизилась на 3 цента. Расчетная стоимость на печать все 3 млрд букв в геноме человека на сегодняшний день составляет 90 миллионов долларов, но ожидается, снизится до $ 100,000 в течение 20 лет, если тенденция останется на том же уровне.
В 90-х годах Крейг Вентер, известный за его ведущую роль в секвенировании генома человека начали искать минимальный набор генов, необходимых для создания жизни. Вместе с коллегами из Института исследования генома Вентер сняли гены из бактерии Микоплазма гениталиум, чтобы выявить критически важные для жизни.
В 2008 году Вентер собрал этих «критических» генов, и собрал новый «минимальный» геном из бульона химических веществ с использованием синтеза ДНК.
Несколько лет спустя, Вентер пересадили искусственный геном в секунду бактерия. Гены прижились и «сброс» клетки, что позволяет им расти и размножаться — это был первый организм с полностью искусственным геномом.
От бактерий до человека
Если новая компания получит финансирование, он будет повторять эксперименты Вентер, используя наш собственный геном. Учитывая, что в геноме человека составляет около 5000 раз больше, чем бактерии Вентер, трудно сказать, насколько сложнее может быть такого синтеза.
Даже если ничего не произойдет, отрасль получит ценный опыт. По словам доктора Джорджа черча, ведущий генетики Гарвардской школы медицины, этот проект может открыть технологические достижения, которые позволят улучшить нашу собственную способность синтезировать длинные цепи ДНК. Церковь также подчеркивает, что основной целью проекта является развитие технологии.
Однако встреча ученых вызвало много скептических замечаний. В любом случае, этот проект может в один прекрасный день привести к созданию «дизайнерских младенцев» или даже людей. Родители таких людей могут быть компьютерами. Нынешние-это просто будущее, но это страшно: Это безопасно, чтобы изменить жизнь или создать его? Кто будет владеть этой технологией? Что делать с жизнью, которая оказалась неудачной? Не создаст ли все это дискриминация и неравенство?
Готов ли мир к созданию искусственной жизни?
Илья Хель
