Sintētiskā dzīve meklē darbu

Žurnāla 2014. gada 15. maija izdevumā Daba Floida Romesberga ķīmijas laboratorija Sandjego Scripps pētniecības institūtā publicēja rakstu ar nosaukumu Daļēji sintētisks organisms ar paplašinātu ģenētisko alfabētu. Romesbergs un viņa kolēģi bija radījuši baktēriju, kas satur ķīmiskus celtniecības blokus, kuri, cik kāds zina, nekad nav bijuši nevienā zemes dzīvības formā.

Iepriekš bija apgalvojumi par dzīvības radīšanu. Genoma pionieris Kreigs Venters vadīja komandu, kas izgatavoja genomu dīglim, kas govīm izraisa pneimoniju, taču viņu centienos tika izmantotas pazīstamās DNS ķīmiskās bāzes, kas pazīstamas ar burtiem A, G, C un T. Romesberga grupa, no otras puses. roku, pievienoja divus papildu burtus, sauktus par X un Y. Kad baktērijas veiksmīgi atkārtoja X un Y nākamajās paaudzēs, Romesberga laboratorija varēja apgalvot, ka ir radījusi pirmo dzīvo būtni ar paplašinātu ģenētisko kodu.

Cilvēki jautāja, kas tas par lielo darījumu, un es teicu: “Iedomājieties, ka jums ir valoda, kurā ir tikai četri burti,” saka Romesbergs. “Tas būtu neveikli un patiešām samazinātu stāstus, ko jūs varētu stāstīt. Tāpēc iedomājieties vēl divus burtus. Tagad jūs varētu rakstīt interesantākus stāstus.

Jaunās zāles ir visredzamākais stāsts, ko varētu pastāstīt, izmantojot tehnoloģiju. Jaunuzņēmums sauc Synthorx , ko izveidoja Romesberg un riska fonds Avalon Ventures, saka, ka tas ir izmantojis E. coli baktērijas, kas satur X un Y, lai palīdzētu ražot proteīnu, un uzņēmuma prezidents un izpilddirektors Korts Tērners šo soli raksturo kā mūsu vienradzi. Uzņēmums olbaltumvielas neidentificēja, izņemot teikt, ka tas ir labi pētīts un ka viņi tam pievienoja jaunu funkciju — veidu, kā citas zāles var pievienot proteīnam noteiktā vietā.

Šī tehnoloģija varētu arī pavērt ceļu jaunām biotehnoloģiskām zālēm. Gandrīz visas šādas zāles, olbaltumvielas, piemēram, insulīns vai asins šūnu pastiprinātājs eritropoetīns, tiek ražotas baktērijās vai citā šūnā. Bet sintētiskā DNS varētu ievērojami paplašināt iespējamo narkotiku klāstu. Tas ir tāpēc, ka normāla šūna veido olbaltumvielas tikai no 20 aminoskābēm, savienojot tās garās ķēdēs. Tieši tā, kura aminoskābe tiks pievienota pēc tam, nosaka trīs burtu DNS sekvences, ko sauc par kodoniem.

Lai gan matemātika kļūst sarežģīta, pievienojot jaunas bāzes X (ķīmiskais nosaukums d5SICS) un Y (ķīmiskais nosaukums dNaM), Romesbergs aptuveni trīskāršoja iespējamo kodonu skaitu un teorētiski palielināja līdz 172 dažādu aminoskābju skaitu, ko šūna spēj. veidot proteīnu no (sk šo skaidrojošo grafiku ).

Synthorx zinātnieki strādā pie sistēmas, lai ražotu proteīnus, izmantojot daļēji sintētisko DNS.

Tas ir svarīgi, jo zinātnieki ir izgudrojuši tūkstošiem mākslīgo aminoskābju. Vienkārši nav bijis viegli no tiem pagatavot olbaltumvielas. Atšķirībā no parastajām zālēm, kur ķīmiķi izsmalcināti kontrolē katra atoma stāvokli, ar olbaltumvielām viņiem lielākoties joprojām ir vajadzīga dzīva būtne, kas to vietā ražotu. Kad jūs nonākat pie veseliem proteīniem, ķīmiķi patiešām zaudē spēju. Olbaltumvielu molekulas ir pārāk sarežģītas, pārāk lielas, saka Pīters Šulcs, Scripps biologs. (Romesbergs apmācīja Šulca laboratorijā.)

Galu galā varētu būt baktērijas, kas ražo pilnīgi jaunas olbaltumvielas. Lai izveidotu miljardu dolāru biznesu, jā, mums ir nepieciešams proteīns, saka Romesbergs. Mājas skrējiens ir spēja ražot terapeitiskus proteīnus ar nedabiskām aminoskābēm.

Synthorx sasniegums nedaudz atpaliek no tā. Tā izveidoja savu pirmo proteīnu, sadalot E. coli un izmantojot to nedabiskos gēnus, lai mēģenē radītu jaunu proteīna molekulu. Tērners domā, ka sistēma varētu interesēt narkotiku uzņēmumus, kuri to varētu izmantot, lai radītu idejas jaunām zālēm. Viņš saka, ka jūs varētu izveidot miljonu olbaltumvielu ar nedabiskām aminoskābēm.

Sintētiskie organismi var radīt cita veida produktus, tostarp jaunas vakcīnas. Varētu būt iespējams, piemēram, izveidot tuberkulozes baktēriju ar nedabisku DNS tajā. Tas būtu īsts, dzīvs dīglis. Bet bez izejvielām, kas varētu kopēt tā gēnus (tas ir, bez ārēja ķīmisko vielu X un Y avota), jūs varētu to dot cilvēkam, neuztraucoties, ka tas viņu saslims. Ja tā būtu TB, bet arī labdabīga, tā būtu ideāla vakcīna, saka Šulcs.

Korts Tērners, pa kreisi, Synthorx izpilddirektors, aplūko sintētiskās bioloģijas eksperimenta rezultātus.

Sintētiskajām dzīvības formām ir daudz plašākas sekas, nekā jauni produkti. Romesbergs un Šulcs ir daļa no zinātnieku pulka, kas ir uzdevuši pamatjautājumu par to, vai dzīvība varēja attīstīties citos veidos, nevis mums zināmajos veidos. Vai dzīvībai uz Marsa būs piektā un sestā bāze? Stīvens Benners, sintētiskais biologs un Lietišķās molekulārās evolūcijas fonda dibinātājs Geinsvilā, Floridā, jautā. Benners, kurš sadarbojas ar NASA, cenšoties atrast dzīvību uz citām planētām, norāda, ka sintētiskā bioloģija varētu arī uzlabot spēju atklāt jaunas zemes dzīvības formas. Varbūt tie pastāv uz zemes, bet mēs vienkārši nezinām, ko meklēt, viņš saka. Tas liek jums uzdot neparakstītus jautājumus, lai apstrīdētu savas pamata hipotēzes.

Synthorx nav vienīgais jaunuzņēmums, kas vēlas paplašināt dzīves kodu komerciālu iemeslu dēļ. Ambrx, vēl viens Sandjego uzņēmums , izmanto nedabiskas aminoskābes sadarbībā ar lielākajiem zāļu uzņēmumiem, piemēram, Eli Lilly un Merck. Un pagājušā gada janvārī Hārvardas universitātes zinātnieks Džordžs Čērčs un viņa bijušais students Farrens Isaacs no Jēlas sarīkoja preses konferenci, lai paziņotu par savu izrāvienu. Isaacs un Church aprakstīja, kā atsevišķos eksperimentos viņi izveidoja to, ko viņi sauca par genomiski pārkārtotu organismu jeb GRO. Viņi nebija mainījuši DNS burtus, bet bija nolaupījuši dažus kodonus, lai liktu tiem izmantot mākslīgās aminoskābes.

Church un Isaacs nesen paziņoja, ka ir izveidojuši Bostonā bāzētu uzņēmumu, enEvolv , piegādāt šādus GRO izmantošanai rūpniecībā, teiksim, naftas noplūdes likvidēšanai vai pat siera ražošanai. Janvāra telefonkonferencē ar žurnālistiem Baznīca paziņoja, ka mūsu mērķis ir modificēt augu un dzīvnieku šūnas, un varbūt arī augus un dzīvniekus.

Potenciāls iebildums pret šo tehnoloģiju jau ir acīmredzams: neviens īsti nezina, ko šīs jaunās dzīvības formas darītu, ja tās tiktu izlaistas savvaļā. Romesberga E. coli ir atkarīga no ārēja X un Y avota, lai saglabātu dzīvību. Church arī apgalvo, ka viņa GRO ir droši, jo tie ir atkarīgi no nedabiskām aminoskābēm, kuras tiek piegādātas tikai laboratorijā. Aizturiet tos, un baktērijas iet bojā.

Šāda veida nogalināšanas slēdzis ir paredzēts, lai nomierinātu ikvienu, kas prāto, kas notiks, ja baktērijas izkļūtu. Bet tas nav drošs. Gan Romesberga, gan Čērča ziņoja, ka nelielai baktēriju daļai mutācijas rezultātā izdevās noslīdēt ģenētiskos roku dzelžus. Tas nozīmē, ka, ja tie tiktu izlaisti ārpus laboratorijas, mākslīgais organisms varētu kaut kādā veidā iztīrīt no vides ķīmisko aizstājēju, lai aizstātu kritisko vielu, kas tam tiek ievadīta laboratorijās. Vai arī tas var apmainīties ar gēniem ar citiem organismiem, ar kuriem tas saskaras ārpus laboratorijas trauka. Šāds notikums varētu ļaut modificētām baktērijām dzīvot un vairoties.

Šulcs domā, ka sintētiskos organismus medicīnā izmantos ilgi pirms tie nonāks vidē, lai ēst eļļu vai pagatavotu sieru. Un, kad sintētiskā bioloģija novedīs pie jaunas zāles vai vakcīnas, viņš domā, mēs pieradīsim pie domas par dzīvības izgudrošanu mūsu pašu labā. Šulcs saka, ka ir jāizvēlas šīs tehnoloģijas vistuvākie pielietojumi, lai parādītu, ko [tā] patiešām var darīt cilvēces labā. Es domāju, ka medicīna ir viena no diezgan acīmredzamām pielietojuma jomām.

Šī raksta sākotnējā versijā nepareizi teikts, ka tuberkulozi izraisa vīruss. To izraisa baktērija.

paslēpties