211service.com
Kāda ir sintētiskās bioloģijas nākotne?
Pagājušā gada jūlijā zinātnieki izveidoja pirmo sintētisko šūnu, organismu, ko kontrolē ķīmiski sintezēts genoms, kas rediģēts datorā un savienots laboratorijā. Gadu vēlāk biologi pie Piektā gada sintētiskā bioloģija konferences Stenfordas universitātē joprojām cīnās, lai spertu nākamo soli šajā jomā. Tos kavē pašas bioloģijas kaprīzes, kā arī izdevumi un laiks, kas nepieciešams, lai no idejas nonāktu līdz izstrādātam organismam.
Lai gan sintētiskās šūnas izveide J. Kreiga Ventera institūtā liecina par nākotni, kurā sintētiskie biologi var pārveidot dzīvās šūnas, lai veiktu jebkādus uzdevumus, ko viņi sapņo, šis mērķis joprojām ir tālu. Lielākā daļa pētījumu ir vērsti uz mikrobu pierunāšanu, lai veiktu uzdevumus, kas ir līdzīgi tiem, ko viņi jau dara, piemēram, cukura pārveidošanu degvielā, izmantojot procesus un materiālus, kas ir līdzīgi tiem, ko tie izmanto dabā.
Sintētiskā bioloģija cenšas padarīt molekulāro bioloģiju līdzīgāku inženierzinātnēm — ar paredzamiem materiāliem un daļām, kuras var salikt kopā paredzamā veidā. Kā liecina sintētiskā šūna, zinātniekiem tagad ir rīki, lai rediģētu esošu ģenētisko secību datorā, izmantotu DNS sintezējošās iekārtas, lai to izveidotu fragmentos, un laboratorijā tos savienotu. (Šis ceļš ir tikai viens no daudzajiem sintētisko biologu izmantotajiem veidiem.) Taču joprojām ir grūti paredzēt, ko šūnas darīs pēc tam, kad tās tiks mainītas. Pētniekus bieži kavē šūnu dabiskā vēlme augt un dzīvot, kā vēlas, un daudzos gadījumos tas ir jāpārvar, lai viņi varētu efektīvi darīt kaut ko noderīgu.
Viens no lielākajiem šķēršļiem ir izejmateriālu radīšana un montāža: modulāri DNS biti, kas kodē noteiktu funkciju un tiek sintezēti laboratorijā. Šīs DNS izveide ir laikietilpīga un dārga. Tāpat kā jebkurš komerciāls produkts, tas ir jāprojektē, jābūvē un jāpārbauda. Pat salīdzinoši nelielu izmaiņu veikšana var prasīt daudz darba, ilgu laiku un daudz naudas.
Dažu secību sintezēšana prasa divus mēnešus, savukārt citas nevar izveidot vispār vēl nesaprotamu iemeslu dēļ, sacīja. Rešma Šetija , Ginkgo Bioworks līdzdibinātājs, starta uzņēmums, kas montē DNS daļas. Shetty teica, ka uzņēmums izmanto uz programmatūru balstītu automatizāciju, lai projektētu celtniecības blokus un citas detaļas, kā arī kontrolētu šķidruma apstrādes robotus, kas tos sajauc no DNS gabaliem, kas pasūtīti no citiem uzņēmumiem, kas specializējas DNS sintēzē. Tieši šis pēdējais solis pašlaik ir galvenais šķērslis. Uzņēmums ir izsekojis, cik ilgs laiks nepieciešams secību izveidei un kuri avoti to dara visātrāk.
Izdevumi un laiks, kas saistīts ar jaunu organismu radīšanu, ierobežo radošumu, sacīja Pamela Sudraba , Hārvardas universitātes sistēmu bioloģijas profesors. Katru reizi, kad sintētiskie biologi izmēģina jaunu dizainu, viņiem ir jāmaksā, lai sintezētu DNS, jāgaida, līdz tā atgriezīsies, iekļūs šūnās un jāpārbauda. Tas viss, saka Sudraba, nozīmē, ka sintētiskie biologi, saprotams, nevēlas ciest neveiksmi un mācīties no savām neveiksmēm.
Es joprojām ticu sapnim, ka daži no jums galu galā varēs sēdēt pie datora, izstrādāt eksperimentu un nākamajā dienā iegūt DNS, viņa sacīja pūlim. Lai sintētiskā bioloģija pildītu savus solījumus, DNS sintēzei ir jābūt lētai, ātrai, paredzamai un precīzai, un tai ir jābūt pieejamai visiem, tostarp pētniekiem, kuru laboratorijām nav daudz aprīkojuma vai finansējuma.
Par laimi, DNS sintēzes tehnoloģijas izmaksas, līdzīgi kā DNS sekvencēšanas tehnoloģijas izmaksas, strauji samazinās. Džordža baznīca , Hārvardas skaitļošanas genomikas centra direktors, savā runā atzīmēja, ka gan DNS sintēzes, gan sekvencēšanas tehnoloģiju izmaksas ir samazinājušās pārsteidzošā ātrumā — pēdējā laikā katru gadu 10 reizes.