Рубрики
На прошлой неделе группа из 150 приглашенных экспертов собрались в Гарварде. За закрытыми дверями они обсудили возможности для проектирования и строительства полного генома человека с нуля, используя только компьютер, синтезатор ДНК и сырья. Тогда искусственный ген будет вставлен в живой человеческой клетке для замены своей природной ДНК. Надеюсь, клетка «перезагрузка», изменение своего биологического процесса работы на основании поручений искусственной ДНК.
Иными словами, скоро мы сможем увидеть первые «искусственных клеток человека».
Но цель не только в создании человека 2.0. В рамках этого проекта», ПГП-письма: для тестирования крупных синтетический геном в клетки, ученые надеются разработать новые мощные инструменты, которые будут толкать синтетической биологии экспоненциального роста в промышленных масштабах. Если успешно, то не только приобретете биологических средств для конструирования человеческой форме: мы получим возможность переделать мир живых.
Создание жизни
Синтетическая биология-это брак между принципами инженерии и биотехнологии. Если секвенирование ДНК предназначен для чтения ДНК и 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 ДНК из стандартных биологических строительных блоков, которые могут быть использованы, как они пожалуйста, чтобы создавать и изменять живые клетки.
В этом районе есть концепт-дизайнер, говорит д-р Джей Кислинг, Пионер в синтетической инженерии Калифорнийского университета в Беркли. «Когда ваш жесткий диск умирает, вы можете отправиться в ближайший компьютерный магазин и 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 сбор генетического материала, до сих пор 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 работать. 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 свою природу, 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 «вырезать и вставить», который добавляет новых генов или изменение букв в уже существующих генов. Иногда изменения не так уж и 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 доходность по-прежнему очень низкий.
Кислинг понимают, что синтетическая биология предлагает способ обойти процесс уборки в целом. С участием желаемых генов в клетках бактерий, рассуждал он, можно превратить эти клетки в машину для производства артемизинина и обеспечить за свой счет новый обильный источник.
Это было очень трудно. Ученых надо строить совершенно новые пути метаболизма в клетке, позволяя ей бороться с химическими веществами, которые она не знала раньше. С проб и ошибок, ученые сшили большое число генов у разных организмов в одной упаковке ДНК. Установив этот пакет в E. coli — бактерия E. coli часто используется в лабораториях для производства химических веществ — они создают новый путь для развития бактерий, что позволило ей выделить артемизинин.
Еще нужно переплетать немного орехов, Кислинг и его команда сумели увеличить производство от миллиона и снизить цену в десятки раз препарат.
Артемизинин был лишь первый шаг в огромной программе. Этот препарат углеводороды, которые относятся к семейству молекул, которые часто используются для производства биотоплива. Почему бы не применить тот же процесс для производства биотоплива? Замена гены, которые бактерии производят артемизинина, гены по добыче углеводородов на биотопливо, ученые много микробов, которые превращают сахар в топливо.
Аграрный сектор — еще одна отрасль, которая может получить огромное преимущество синтетической биологии. Теоретически, мы могли бы взять гены, ответственные за фиксацию азота у бактерий, посадили их в клетки наших культур и полностью изменить процесс физического роста. При правильной комбинации генов, мы можем выращивать культуры с широким 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 уменьшить выбросы углерода и вредных веществ, использовать меньше земли и воды, борьба с вредителями и повышения плодородия почв», — говорит доктор Памела Рональд, профессор в университете 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 специально разработанных ДНК.
Главное препятствие сейчас-это технологии. Синтез ДНК в настоящее время очень дорогой, медленный и подвержен ошибкам. Большинство существующих методов позволяют нам сделать цепочку 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 снижается.
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 эта 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 собрались эти «критические гены» и собрал новый «минимальный» геном суп из химических веществ с помощью синтеза ДНК.
Несколько лет спустя, Вентер пересадили искусственный геном в бактерии. Гены прижились и «сброс» клетки, позволяя ему 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, использовать 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. Однако этот проект может в один прекрасный день привести к созданию «дизайнерских младенцев», и даже люди. Родители такие люди могут быть компьютеры. Это только в будущем, 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