211service.com
Jaka jest przyszłość biologii syntetycznej?
W lipcu ubiegłego roku naukowcy stworzyli pierwszą syntetyczną komórkę, organizm kontrolowany przez chemicznie zsyntetyzowany genom edytowany na komputerze i połączony w laboratorium. Rok później biolodzy z Piąta Roczna Biologia Syntetyczna konferencji na Uniwersytecie Stanforda wciąż walczą o zrobienie kolejnego kroku w tej dziedzinie. Powstrzymują je kaprysy samej biologii oraz koszt i czas potrzebny na przejście od pomysłu do zmodyfikowanego organizmu.
Chociaż stworzenie syntetycznej komórki w Instytucie J. Craiga Ventera wskazuje na przyszłość, w której biolodzy syntetyczni będą mogli przeprojektować żywe komórki tak, aby wykonywały wymyślone przez nich zadania, ten cel jest wciąż odległy. Większość badań skupiała się na nakłanianiu drobnoustrojów do wykonywania zadań, które są podobne do tych, które już wykonują, takich jak przekształcanie cukru w paliwa przy użyciu procesów i materiałów, które przypominają te, których używają w naturze.
Biologia syntetyczna dąży do tego, aby biologia molekularna była bardziej zbliżona do inżynierii — z przewidywalnymi materiałami i częściami, które można połączyć w przewidywalny sposób. Jak pokazuje syntetyczna komórka, naukowcy mają teraz narzędzia do edycji istniejącej sekwencji genetycznej na komputerze, używają maszyn do syntezy DNA, aby tworzyć ją we fragmentach i łączyć je w laboratorium. (Ta droga jest tylko jedną z wielu, które wybierają biolodzy syntetyczni.) Ale nadal trudno jest przewidzieć, co zrobią komórki po ich przekształceniu. Naukowcom często przeszkadza naturalne dążenie komórek do wzrostu i życia tak, jak im się podoba, co w wielu przypadkach należy przezwyciężyć, aby skłonić ich do zrobienia czegoś pożytecznego w efektywny sposób.
Jedną z największych przeszkód jest tworzenie i składanie materiałów wyjściowych: modularnych kawałków DNA, które kodują konkretną funkcję i są syntetyzowane w laboratorium. Tworzenie tego DNA jest czasochłonne i kosztowne. Jak każdy produkt komercyjny, musi być zaprojektowany, zbudowany i przetestowany. Nawet wprowadzenie stosunkowo niewielkich zmian może zająć dużo pracy, dużo czasu i dużo pieniędzy.
Niektóre sekwencje potrzebują dwóch miesięcy, aby zsyntetyzować, podczas gdy innych nie można w ogóle wykonać z powodów, które nie są jeszcze zrozumiałe, powiedział Reszma Szetty , współzałożyciel Ginkgo Bioworks , startupu zajmującego się montażem części DNA. Shetty powiedział, że firma wykorzystuje automatyzację opartą na oprogramowaniu do projektowania bloków konstrukcyjnych i innych części oraz do kontrolowania robotów obsługujących płyny, które mieszają je ze sobą z kawałków DNA zamówionych od innych firm specjalizujących się w syntezie DNA. To właśnie ten ostatni krok jest obecnie głównym wąskim gardłem. Firma śledzi, jak długo trwa tworzenie sekwencji i które źródła robią to najszybciej.
Koszt i czas poświęcony na tworzenie nowych organizmów ograniczają kreatywność, powiedział Pamela Srebrna , profesor biologii systemów na Uniwersytecie Harvarda. Za każdym razem, gdy biolodzy syntetyczni wypróbowują nowy projekt, muszą zapłacić, aby zsyntetyzować DNA, poczekać, aż wróci, wprowadzić je do komórek i przetestować. Wszystko to, mówi Silver, oznacza, że biolodzy syntetyczni, co zrozumiałe, są niechętni porażkom i wyciąganiu wniosków z ich niepowodzeń.
Wciąż wierzę w sen, w którym niektórzy z was będą mogli w końcu usiąść przy komputerze, zaprojektować eksperyment i uzyskać DNA następnego dnia, powiedziała tłumowi. Aby biologia syntetyczna spełniła swoje obietnice, synteza DNA musi być tania, szybka, przewidywalna i dokładna – i otwarta dla wszystkich, w tym naukowców, których laboratoria nie mają zbyt wiele sprzętu ani funduszy.
Na szczęście koszt technologii syntezy DNA, podobnie jak technologii sekwencjonowania DNA, gwałtownie spada. Kościół Jerzego , dyrektor Center for Computational Genomics na Harvardzie, zauważył w swoim przemówieniu, że koszty zarówno technologii syntezy DNA, jak i sekwencjonowania spadają w zdumiewającym tempie – ostatnio dziesięciokrotnie każdego roku.