На прошлой неделе группа из 150 приглашенных экспертов собрались в Гарварде. За закрытыми дверями они обсудили возможности проектирования и строительства целого генома человека с нуля, используя только компьютер, синтезаторы ДНК и сырья. Поэтому искусственный ген будет внедрен в живых клетках человека, на смену природной ДНК. Остается надеяться, что клетка «перезагрузка», изменение своего биологического процесса работы на основании поручений искусственной ДНК.
Иными словами, вскоре мы можем увидеть, что первая «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 экспоненциального роста в промышленных масштабах. Если он окажется успешным, мы будем не только приобретать биологических средств для конструирования человека как вида: мы будем иметь возможность переделать мир живых.
Создание жизни
Синтетическая биология, по сути, брак между принципами инженерии и биотехнологии. Если секвенирование ДНК посвящена чтении ДНК, генной инженерии для изменения ДНК и синтетическая биология программирование новых ДНК, независимо от ее первоначального источника, создавать новые формы жизни.
Синтетические биологи увидеть ДНК и гены стандартных биологических строительных блоков, которые могут быть использованы, так как они имеют желание создавать и изменять живые клетки.
В этой области есть концепция дизайна, говорит д-р Джей Кислинг, пионером в области синтетической инженерии в Калифорнийском университете 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?».
В целях ускорения прогресса в этой области, Кислинг и его коллеги собрали базу данных с использованием стандартизированных единиц называется BioBricks ДНК («bicibici»). Его можно использовать как элементы головоломки, и собирать генетический материал, который до сих пор является невидимое 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. Кто имеет 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 исследователям 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. Несколько раз не так много изменений.
Синтетическая биология, с другой стороны, для создания генов с нуля. Это дает исследователям 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 у исследователей и компаний. Еще в 2003 году, Кислинг опубликовано одно из первых исследований доказательства, демонстрируя силу такого 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 доходность по-прежнему очень низкий.
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 богатый источник этого вещества.
Это было очень трудно. Исследователи должны построить совершенно новую метаболических путей в клетке, дает ему возможность обрабатывать химическими веществами, которые она не знала раньше. Методом проб и ошибок, ученые сшили десятки генов из разных организмов в одном пакете ДНК. Установив этот пакет, в бактерия E. coli часто используется в лабораториях для изготовления химических веществ — они создали новый способ для бактерий, что позволило ей вывести из организма артемизинина.
Еще надо вырвать немного орехов, Кислинг и его команда сумели увеличить производство млн, а чтобы снизить цену лекарства выросли в десятки раз.
Артемизинин был только первый шаг в большой программе. Это вещество-углеводород, принадлежащий к семейству молекул, которые часто используются для производства биотоплива. Почему бы не применить тот же процесс для производства биотоплива? Замена генов бактерий производит артемизинина, гены по добыче углеводородов на биотопливо, исследователи сделали много микроорганизмов, которые превращают сахар в топливо.
Сельское хозяйство, другое промышленность, которая может иметь огромное преимущество синтетической биологии. Теоретически, мы могли бы взять гены, ответственные за азот-фиксации в бактерии, посадили их в клетки в наших культурах и полностью изменить процесс их 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 использоваться для производства совершенно новых продуктов, например, ароматизаторов путем брожения модифицированных дрожжей или веганский сыр и другие молочные продукты, разработан без использования животных.
«Мы должны сократить выброс парниковых газов 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 направление на практику! Одна из конечных целей синтетической биологии является создание искусственного организма сделаны исключительно из специально ДНК.
Самым большим препятствием сейчас является технология. Синтез ДНК в настоящее время очень дорого, медленно и подвержено ошибкам. Большинство из существующих методов, который позволяет сделать цепи ДНК, 200 символов; нормальные гены, которые больше десяти раз. 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. Смета расходов на печать все 3 млрд букв в геноме человека на сегодняшний день составляет 90 миллионов долларов, но, как ожидается, упадет до $ 100,000 в течение 20 лет, если тенденция останется на том же уровне.
В 90-х годах Крейг ждет, который известен своей ведущей роли в области секвенирования генома человека начали искать минимальный набор генов, необходимых для создания жизни. Вместе с коллегами из Института исследования генома ожидания был удален гены из бактерии Микоплазма гениталиум, чтобы выявить критически важные для жизни.
В 2008 году, в ожидании этих «критических» генов и собрал новый «минимальный» геном суп из химических веществ с помощью ДНК-синтез.
Несколько лет спустя, ожидания пересадили искусственный геном в другой бактерии. 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 будет получать поддержку, это будет повторить эксперименты и ожидания, с помощью нашего собственного генома. Учитывая тот факт, что геном человека-это примерно в 5000 раз больше, чем бактерия, которая ждет, трудно сказать, насколько сложнее может быть такого синтеза.
Даже если ничего не происходит, то бизнес 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 общей целью проекта является развитие технологии.
Но встреча исследователей, которая вызвала много скептических замечаний. В любом случае, этот проект может в один прекрасный день привести к созданию «дизайнерских младенцев» или даже людей. Родители такие люди могут быть компьютеры. Нынешние-это просто будущее, но это страшно: Это безопасно, чтобы изменить жизнь, или создать его? Кто будет владеть этой технологией? Что вы делаете с жизнью, что оказалось зря? Не создаст, если все это дискриминация и неравенство?
Готов ли мир к созданию искусственной жизни?
Илья Весь
