Pytania etyczne zbliżają się do wysiłków, aby stworzyć ludzki genom od podstaw

Największym beneficjentem planu sfabrykowania ludzkiego genomu od podstaw może być startup z Massachusetts o nazwie Gen9, który ma bliskie powiązania z autorami wciąż tajnej propozycji.

Dwa tygodnie temu ponad 130 naukowców, etyków i rządowych urzędników finansujących spotkali się za zamkniętymi drzwiami na Uniwersytecie Harvarda, aby omówić kontynuację Projektu Genomu Ludzkiego — projektu, w którym zamiast czytać genom, należałoby napisać genom. Wydarzenie nazwane HGP Write miało wzbudzić zainteresowanie pomysłem zsyntetyzowania wszystkich sześciu miliardów liter DNA ludzkiego genomu i wykorzystania wyników do uruchomienia komórki.

Ten wielki cel będzie wymagał nowej technologii, a także mnóstwa DNA. Będziemy jedną z firm, które to umożliwią, mówi Kevin Munnelly, dyrektor generalny Gen9, która została założona w 2009 roku w celu produkcji nici DNA i której założycielami jest George Church, wizjoner genetyk z Harvard Medical School w Harvard Medical School. centrum planów pisania genomu. Nie sądzę, żeby ktokolwiek mógł zrobić tyle DNA, ile my, z sześcioma technikami na 15 000 stóp kwadratowych. Konstruowanie ludzkiego genomu, analitycy mówią , zajęłoby trzykrotnie liczbę genów wytwarzanych przez człowieka obecnie produkowanych każdego roku na całym świecie i wymagałoby DNA o wartości co najmniej 90 milionów dolarów.

Robot przenosi płyny w laboratorium Gen9 w Cambridge w stanie Massachusetts. Startup produkuje DNA dla firm biotechnologicznych.

Gość wchodzący do obiektu Gen9 w Cambridge natychmiast napotyka plakat Kościoła naturalnej wielkości nad cytatem, który brzmi: „Najlepszym sposobem przewidzenia przyszłości jest jej zmiana. Do tego mniej więcej stworzono Gen9. Church powiedział, że komercjalizując technologię, aby taniej produkować DNA, ma nadzieję zrobić dla biologii to, co Intel zrobił dla elektroniki.

Obecnie to głównie firmy farmaceutyczne i giganci rolni, tacy jak Syngenta, zamawiają precyzyjne sekwencje genów na zamówienie. Służą do genetycznej modyfikacji roślin lub bakterii do celów, w tym do produkcji leków, takich jak ludzka insulina. Ale te nici genetyczne A, G, C i T mają zazwyczaj tylko tysiąc liter.

Chcesz mikroorganizmu, który zjada dwutlenek węgla i wytwarza paliwo? Pewnego dnia możesz być w stanie wskazać i kliknąć i otrzymać jeden dostarczony.

Lepsze i tańsze sposoby pisania DNA mogą umożliwić drukowanie całych genomów. Chcesz mikroorganizmu, który zjada dwutlenek węgla i wytwarza paliwo? Pewnego dnia możesz być w stanie wskazać i kliknąć i otrzymać jeden dostarczony. Oprócz Churcha, innymi naukowymi założycielami firmy (którzy mają własne portrety naturalnej wielkości) są inżynier Joe Jacobson z MIT i biolog syntetyczny Drew Endy z Uniwersytetu Stanforda. Gen9 to ich dziecko. To jest ich pomysł. To jest to, co od dawna chcieli zrobić, mówi Munnelly o trzech założycielach. Podstawową zasadą jest propagowanie biologii syntetycznej poprzez ułatwienie jej przyjęcia.

Częściowo dzięki innowacjom w Gen9, produkcja DNA na bardzo dużą skalę jest coraz bliżej. W 2001 r. kosztował 12 dolarów za każdą dodatkową parę liter DNA chemicznie nawleczonych na gen w laboratorium. Ale ceny stale spadają. W marcu Gen9 zaczął oferować ceny już od trzy centy za parę .

Szybkość, z jaką spada cena DNA, jest porównywalna ze stałą poprawą obserwowaną w komputerach zgodnie z prawem Moore'a, praktyczną zasadą, że moc przetwarzania podwaja się co dwa lata. Potrzebny jest jednak radykalnie szybszy postęp, jeśli koszt napisania ludzkiego genomu kiedykolwiek zrówna się z ceną jego odczytania, która spadła do zaledwie 1000 USD dzięki serii dużych ulepszeń w technikach sekwencjonowania. W dzisiejszym tempie nie wydarzyłoby się to do 2066 roku. To zdecydowanie za długo dla siwobrodego Kościoła, co pomaga wyjaśnić jego fanatyczne wysiłki, które sam opisuje, aby ulepszyć technologię.

Ale spadające ceny stanowią również dylemat ekonomiczny, jeśli popyt na DNA nie wzrośnie szybko. Prowadząc mnie przez biura wyposażone w przestarzałe meble biurowe, Munnelly mówi, że duża część zdolności firmy pozostaje bezczynna. W rzeczywistości poprzednia firma, Codon Devices, zamknęła swoje drzwi po sprzedaży DNA tak tanio, że straciła pieniądze.

Sekretne spotkanie

Dlatego może pomóc ambitny, prawdopodobnie wspierany przez rząd projekt stworzenia ludzkiego genomu. Stworzyłoby to większe zapotrzebowanie na DNA i zachęciłoby do wynalezionych jeszcze technologii, które będą potrzebne do ukształtowania tego DNA w złożone ludzkie chromosomy. To otworzy oczy wielu ludziom na to, co rynek może, a czego nie może zrobić, mówi Munnelly. Myślę, że te technologie mogą zyskać na sile, jeśli taki projekt zostanie ogłoszony.

Najprawdopodobniej do czasopisma trafiła propozycja uzasadniająca syntezę genomu Nauka , przez Kościół i kilka innych. Oczekująca publikacja, jak mówi Church, była powodem próby zachowania prywatności spotkania HGP Write i uniemożliwienia prasie doniesienia na jego temat.

Decyzja ta została jednak ostro skrytykowana przez współzałożyciela Gen9, Endy'ego, który ujawnił postępowanie w krytyczny tweet . Chociaż Endy posiada udziały w firmie i zdecydowanie zgadza się, że potrzebne są lepsze narzędzia do budowy DNA, napisał wstępniak kwestionowanie, czy ogromny gest moralny, taki jak stworzenie ludzkiego genomu, jest odpowiednim bodźcem do napędzania tańszych metod DNA. Zasugerował, aby zamiast tego naukowcy skupili się na drukowaniu chromosomów bakteryjnych.

Jedną z obaw jest to, że tworzenie ludzkiego genomu może mieć poważne implikacje religijne i etyczne. Chociaż perspektywa pozostaje odległa, ludzie teoretycznie mogliby być projektowani na komputerach i urodzić się bez rodziców. Inni krytycy stwierdzili, że organizatorzy wykonali niewystarczającą robotę, określając swoje powiązania ze start-upami. Te firmy miałyby bardzo duże możliwości zysku; odniosą ogromne korzyści, mówi Peter Carr, biolog syntetyczny z Lincoln Lab w MIT.

Gen9 już sprzedawało duże ilości przecenionych DNA współautorom nadchodzącej propozycji, w tym Jefowi Boeke, badaczowi z NYU School of Medicine w Nowym Jorku. Boeke kieruje międzynarodowym konsorcjum, które próbuje teraz zastąpić chromosomy komórki drożdży sztucznymi. Ze swojej strony laboratorium Churcha na kampusie uczelni medycznej Harvarda zamówiło miliony listów DNA w celu zrewidowania kodu genetycznego E coli , praca, która również oczekuje na publikację.

Trzeci organizator HGP Write, Andrew Hessel, jest futurystą w Autodesk, firmie zajmującej się oprogramowaniem CAD, która według uczestników zapłaciła za spotkanie na Harvardzie. Firma, która rozpowszechnia fundusze na laboratoria biologii syntetycznej i opracowuje oprogramowanie do projektowania biologicznego, współpracuje również z Gen9 i pozyskuje z niego DNA. Jestem na wysokości gałek ocznych w umowach o zachowaniu poufności z Autodesk, mówi Munnelly.

Renesans DNA

Nawet bez megaprojektu możliwość, że synteza DNA stanie się nową wielką branżą, kusi inwestorów. kalifornijska firma, Twist Bioscience , zebrał ponad 140 milionów dolarów w ciągu ostatnich 18 miesięcy. Church mówi, że jest także udziałowcem tej firmy.

Gen9 i Twist przełamały grunt pod nogami, wykorzystując techniki z branży komputerowej do masowej produkcji miliardów krótkich fragmentów DNA. Na przykład Twist sprawia, że ​​są one w małych zagłębieniach, które są poddawane mikroobróbki w krzemowym chipie. Gen9 opiera się na procesie mikrodrukowania nici DNA na szklanych szkiełkach. Są one odcinane i łączone w geny o długości nawet 10 000 liter.

Automatyzacja spowodowała szybki spadek ceny DNA. W kwietniu Gen9 zaczęła sprzedawać duże zamówienia DNA po 0,03 USD za parę liter genetycznych.

Nowe metody masowej produkcji zastępują starszy, bardziej kosztowny sposób wytwarzania genów, opracowany po raz pierwszy w latach 70. XX wieku. Branża syntezy przeżywa obecnie renesans, co jest bardzo ekscytujące, mówi Jason Kelly, współzałożyciel firmy Ginkgo Bioworks, która w tym roku złożyła zamówienie na około 100 000 genów od Twist, największego zakupu tego typu.

Ginkgo poszukuje nowych sposobów wytwarzania wartościowych zapachów i innych chemikaliów. Aby to zrobić, potrzebuje kopii genów roślinnych, które może wstawić do komórek drożdży w celu przetestowania, często wypróbowując tysiące odmian. Dlatego cena DNA nadal stanowi problem, mówi. Wyobraź sobie, że programiści komputerowi, którzy pracują z jeden s i 0 s, musieli płacić 10 centów za każdym razem, gdy wysyłali dyspozycję. To ograniczyłoby liczbę programów, które wypróbowali. To, czego naprawdę potrzebujemy, to możliwość taniego wytwarzania wielu, wielu innych pojedynczych genów, mówi Kelly. To jest problem; tego wszyscy chcą.

Mniej jasne jest, dlaczego ktokolwiek chciałby mieć cały syntetyczny genom. Każdy projekt dotyczący syntetycznego genomu ludzkiego zajmie wiele lat, jeśli nie dziesięciolecia, a jakikolwiek komercyjny zwrot jest bardzo daleki w przyszłości, mówi Roba Carlsona , konsultant badający branżę. Bez motywu ekonomicznego nie jest pewien, czy pisanie genomów stanie się w najbliższym czasie przystępne. Komercyjne wykorzystanie syntetycznego DNA w biotechnologii nigdy, przenigdy nie zapewni wystarczającego popytu na zwiększenie produkcji w celu zbudowania wielu syntetycznych ludzkich genomów” – mówi.

Church uważa, że ​​ten punkt widzenia może być chybiony. Mówi, że ludzie tkwią w rutynie w taki sam sposób, jak my wpadaliśmy w rutynę, myśląc o komputerach w latach 60. XX wieku. Pytałeś ludzi, czy chcą taki komputer, a oni odpowiadali: „Co to jest komputer?”. Wypełnia on cały pokój i nic nie robi. Nie wyobrażali sobie, by tranzystory prowadziły do ​​zabójczych aplikacji, takich jak Angry Birds czy Facebook.

Church mówi, że inżynierowie wiedzą z natury, że istnieje wiele możliwości ulepszeń. Podczas gdy chemikom wydłużenie DNA o jedną literę zajmuje trzy minuty, cząsteczki wewnątrz komórek zapisują DNA z prędkością 1000 liter na sekundę. Ludzka komórka, która się dzieli, tworzy nowy genom w ciągu 24 godzin, w zasadzie za darmo.

Tu jest ścieżka wzrostu, mówi Church. Z każdą nową innowacją zbliżamy się do siebie.

ukryć