Teleport biologiczny może zasiać życie w galaktyce

Pierwszy biologiczny teleporter znajduje się w laboratorium na niższym poziomie budynku w San Diego, w którym mieści się firma Synthetic Genomics Inc. (SGI), wyglądając jak ogromny wózek ze sprzętem.

Urządzenie jest właściwie konglomeratem małych maszyn i robotów laboratoryjnych, połączonych ze sobą w jedną wielką maszynę. Ale ten może zrobić coś bezprecedensowego: może wykorzystać przesłany kod cyfrowy do drukowania wirusów.

W serii eksperymentów, których kulminacja nastąpiła w zeszłym roku, naukowcy z SGI wykorzystali instrukcje genetyczne wysłane do urządzenia z innego miejsca w budynku, aby automatycznie wyprodukować DNA pospolitego wirusa grypy. Wyprodukowali również funkcjonalnego bakteriofaga, wirusa, który infekuje komórki bakteryjne.

Chociaż nie był to pierwszy raz, kiedy ktoś stworzył wirusa z fragmentów DNA, po raz pierwszy zrobiono to automatycznie, bez ludzkich rąk.

Urządzenie, zwane konwerterem cyfrowo-biologicznym, zostało zaprezentowane w maju. Choć wciąż są prototypem, takie instrumenty mogą pewnego dnia przesyłać informacje biologiczne z miejsc wybuchu choroby do producentów szczepionek lub drukować na żądanie spersonalizowane leki przy łóżku pacjentów.

Od około dekady marzymy o możliwości faksowania form życia, mówi Juan Enriquez, dyrektor wykonawczy Excel Ventures, firmy venture capital, która zainwestowała w SGI, i wyobraża sobie nową rewolucję przemysłową z konwerterem cyfrowo-biologicznym. jako gin bawełniany.

Craig Venter, zbuntowany biolog, który w 2005 roku założył Synthetic Genomics, ale nie odgrywa już codziennej roli w jej działalności, powiedział, że sądzi nawet, że możliwe będzie przenoszenie form życia między planetami.

Rozmawiał o tym z Elonem Muskiem, mówi Dan Gibson, wiceprezes SGI ds. Technologii DNA.

Wirusy grypy

W przeciwieństwie do Ventera, znanego z przechwałek i wielkich planów naukowych, Gibson jest niedoceniany, chociaż jest również dobrze znany wśród biologów z Gibson Assembly, reakcji, która łączy małe fragmenty laboratoryjnego DNA w znacznie większe geny.

SGI BioXP 3200 , komercyjna drukarka DNA, stanowi serce konwertera cyfrowo-biologicznego . Kiedy Gibson, siedząc w swoim biurze, wysyła wiadomość do konwertera, ten rozpoczyna pracę przy użyciu wstępnie załadowanych chemikaliów. Równie łatwo mógł wysłać taką wiadomość z dowolnego miejsca.

Pod koniec maja zespół Gibsona ujawnił, w jaki sposób wykorzystali urządzenie do automatycznego tworzenia DNA, RNA, białek i wirusów z cyfrowo przesyłanych sekwencji DNA bez interwencji człowieka.

Prace nad konwerterem rozpoczęły się około 2013 roku, kiedy SGI i Novartis, producent leków, przeprowadzili test, aby sprawdzić, czy mogą wykorzystać dane z epidemii grypy do bardzo szybkiego skonstruowania wirusów nasion, z których powstają szczepionki.

Ich szansa pojawiła się w marcu tego roku, kiedy chińskie władze zgłosiły infekcje grypą H7N9 i opublikowały dane o sekwencji DNA robaka w Internecie. (H i N w typach grypy odnoszą się do hemaglutyniny i neuraminidazy, białek na zewnętrznej powłoce wirusów, które są rozpoznawane przez ludzki układ odpornościowy). grypa wywoływała strach w Chinach. Więc bardzo szybko udało nam się uzyskać sekwencję DNA.

Dwa dni później, bez bezpośredniego dostępu do jakichkolwiek próbek, tylko do zdigitalizowanych sekwencji, SGI zsyntetyzowało geny H i N na drukarce DNA Gibsona. Te nici DNA zostały wysłane do firmy Novartis, która wykorzystała je do wygenerowania zapasów wirusów zawierających nową informację genetyczną – taką, jaką wykorzystuje się w produkcji szczepionek. Gibson mówi, że właśnie wtedy pomysł na konwerter cyfrowo-biologiczny stał się rzeczywistością. Powiedziałem: „Czy nie możemy zintegrować wszystkiego w jednym pudełku? wspomina.

Gibson ma nadzieję, że urządzenie stanie się dochodowym biznesem. Wyobraź sobie, mówi, że Centra Kontroli i Prewencji Chorób w Atlancie odkrywają instrukcje genetyczne dotyczące przeciwciała na chorobę taką jak Ebola, grożąc wywołaniem epidemii. Ten kod mógłby być przesyłany strumieniowo cyfrowo do konwerterów w każdym szpitalu na całym świecie, aby rozpocząć produkcję antidotum. Wierzę, że to się wydarzy, a nie w odległej przyszłości.

Problemy z błędami

Nawet jeśli możliwość zaprogramowania życia i pojawienia się go w różnych miejscach jest zaskakująca, to jak użyteczna będzie teleportacja biologiczna, pozostaje dyskusyjna. Stworzenie niewielkiej ilości zapasów wirusa nasiennego jest ważne, ale to tylko jeden krok w produkcji wystarczającej ilości szczepionki dla całego kraju. Osłabione wirusy, które trafiają do szczepionek przeciw grypie, zwykle muszą być hodowane w bilionach w kurzych jajach – jest to starannie zaplanowany proces, który zajmuje pół roku.

A nici DNA wykonane przez konwerter SGI nadal cierpią z powodu błędów lub przypadkowych mutacji. Ten wskaźnik mutacji byłby niedopuszczalnie wysoki, jeśli próbujesz wytwarzać… szczepionki lub leki, powiedział wirusolog z University of Alberta David Evans w e-mailu. FDA miałaby krowę.

Mimo to Evans mówi, że chociaż na żadnym konkretnym etapie nie ma wiele nowości, połączenie ich wszystkich w celu uzyskania funkcjonalnego DNA z tyłu jest dość imponujące… Napraw problem z błędem i będziesz mieć urządzenie, którego wszyscy chcieliby.

Gibson mówi, że atakuje problem wskaźnika błędów i próbuje również zmniejszyć konwerter do rozsądnych rozmiarów. Obecnie zajmuje mniej więcej tyle samo miejsca, co samochód Fiata 500.

Panspermia

SGI jeszcze nie wydrukowało życia — większość biologów nie uważa, że ​​wirus jest żywy. Ale mogą się tam dostać. W 2016 r. SGI ogłosiło stworzenie minimalnej komórki, bakterii o najmniejszym genomie w historii, która może służyć jako rodzaj pustej kasety do przyjmowania nowych instrukcji genetycznych. Gibson mówi, że skoro minimalna komórka jest najprostszą formą życia, logiczne może być jej wydrukowanie.

Niektórzy zwolennicy SGI, w tym Venter, sugerują, że ostatecznym zadaniem dla drukarki życia byłoby przesyłanie życia tam i z powrotem między planetami. W jednym scenariuszu maszyna do sekwencjonowania mogłaby zostać wysłana na Marsa w celu uzyskania kodu genetycznego wszelkich form życia lub form bliskich życiu tam znalezionych.

Te dane mogłyby zostać przesłane do naziemnego konwertera, który zrekonstruowałby życie obcych, być może w laboratorium o wysokim poziomie bezpieczeństwa. Zespół SGI spędził czas z naukowcami NASA na jałowej ziemi Pustynia Mojave w 2013 roku testowanie aspektów teorii. Załadowaliśmy autobus laboratorium badawczego wszystkimi potrzebnymi rzeczami, wyizolowaliśmy kilka próbek i zsekwencjonowaliśmy je, mówi Gibson.

Wysyłanie danych dotyczących życia w kosmos mogłoby być jeszcze ciekawsze. Według jednej z teorii powstania życia na Ziemi, znanej jako panspermia, zostało przeniesione tutaj na meteorze lub komecie. Wysłanie konwerterów biologicznych w kosmos może być sposobem na odwdzięczenie się ludzkości, mówi Enriquez, zasiewając życie gdzie indziej.

„Chcę zrobić coś nie z tego świata, wysłać jedną z tych rzeczy na Marsa i wydrukować paliwa, część atmosfery lub składników odżywczych” – mówi.

To skłania do pytania, jaka forma życia lub jaka sekwencja genetyczna byłaby pierwsza. Venter słynnie (i potajemnie) użył własnego DNA jako podstawy pierwszej sekwencji ludzkiego genomu pojedynczej osoby, opublikowanej w 2003 roku.

Zapytani, czy Venter zamierza teraz odtworzyć swój genom na innej planecie, zarówno Gibson, jak i Enriquez powiedzieli to samo: bez komentarza.

ukryć