Sintētiskās bioloģijas speciālists Toms Naitss teica: "21. gadsimts būs inženierbioloģijas gadsimts." Viņš ir viens no sintētiskās bioloģijas dibinātājiem un viens no pieciem Ginkgo Bioworks, sintētiskās bioloģijas zvaigžņu uzņēmuma, dibinātājiem. Uzņēmums tika kotēts Ņujorkas Fondu biržā 18. septembrī, un tā vērtējums sasniedza 15 miljardus ASV dolāru.
Toma Naita pētnieciskās intereses ir mainījušās no datorzinātnēm uz bioloģiju. Kopš vidusskolas laikiem viņš vasaras brīvlaikā studēja datorzinātnes un programmēšanu MIT, un pēc tam arī bakalaura un maģistra studijas pavadīja MIT.
Toms Naitss Saprotot, ka Mūra likums paredz cilvēka spēju manipulēt ar silīcija atomiem robežas, viņš pievērsa uzmanību dzīvajām būtnēm. "Mums ir nepieciešams cits veids, kā novietot atomus pareizajās vietās... Kāda ir vissarežģītākā ķīmija? Tā ir bioķīmija. Es iedomājos, ka var izmantot biomolekulas, piemēram, olbaltumvielas, kas var pašas savākties un salikties nepieciešamajā diapazonā. kristalizācija."
Inženiertehniskās kvantitatīvās un kvalitatīvās domāšanas izmantošana bioloģisko oriģinālu izstrādē ir kļuvusi par jaunu pētniecības metodi. Sintētiskā bioloģija ir kā lēciens cilvēces zināšanās. Kā starpdisciplināra inženierzinātņu, datorzinātņu, bioloģijas u.c. joma, sintētiskās bioloģijas sākuma gads ir noteikts kā 2000. gads.
Divos šogad publicētos pētījumos shēmas dizaina ideja biologiem ir sasniegusi gēnu ekspresijas kontroli.
Bostonas Universitātes zinātnieki E. coli baktērijās izveidoja gēnu pārslēgšanas slēdzi. Šis modelis izmanto tikai divus gēnu moduļus. Regulējot ārējos stimulus, gēnu ekspresiju var ieslēgt vai izslēgt.
Tajā pašā gadā Prinstonas Universitātes zinātnieki izmantoja trīs gēnu moduļus, lai panāktu "svārstību" režīma izeju ķēdes signālā, izmantojot savstarpēju inhibīciju un inhibīcijas atbrīvošanu starp tiem.
Gēnu pārslēgšanas slēdža shēma
Šūnu darbnīca
Sanāksmē dzirdēju cilvēkus runājam par "mākslīgo gaļu".
Sekojot datorkonferenču modelim, brīvas komunikācijas "pašorganizētā bezkonferences konferencē" daži cilvēki dzer alu un tērzē: Kādi veiksmīgi produkti ir "sintētiskā bioloģija"? Kāds pieminēja "mākslīgo gaļu" sadaļā "Neiespējamā pārtika".
Impossible Food nekad nav sevi dēvējis par "sintētiskās bioloģijas" uzņēmumu, taču galvenais pārdošanas arguments, kas to atšķir no citiem mākslīgiem gaļas produktiem, — hemoglobīns, kas piešķir veģetārajai gaļai unikālu "gaļas" smaržu, — nāk no šī uzņēmuma apmēram pirms 20 gadiem. Jaunās disciplīnas.
Izmantotā tehnoloģija ir vienkārša gēnu rediģēšana, lai raugs varētu ražot "hemoglobīnu". Sintētiskās bioloģijas terminoloģijā raugs kļūst par "šūnu fabriku", kas ražo vielas atbilstoši cilvēku vēlmēm.
Kas padara gaļu tik spilgti sarkanu un tai piemīt īpašs aromāts, kad tā garšo? Neiespējami pārtika tiek uzskatīta par bagātīgo "hemoglobīnu" gaļā. Hemoglobīns ir atrodams dažādos pārtikas produktos, bet tā saturs ir īpaši augsts dzīvnieku muskuļos.
Tāpēc uzņēmuma dibinātājs un bioķīmiķis Patriks O. Brauns par "galveno garšvielu" dzīvnieku gaļas imitēšanai izvēlējās hemoglobīnu. Iegūstot šo "garšvielu" no augiem, Brauns izvēlējās sojas pupiņas, kuru saknes ir bagātas ar hemoglobīnu.
Tradicionālā ražošanas metode paredz tiešu "hemoglobīna" ieguvi no sojas pupiņu saknēm. Viena kilograma "hemoglobīna" iegūšanai nepieciešami 6 akri sojas pupiņu. Augu ieguve ir dārga, un Impossible Food ir izstrādājusi jaunu metodi: implantēt gēnu, kas var apkopot hemoglobīnu, raugā, un, raugam augot un replicējoties, hemoglobīns pieaugs. Izmantojot analoģiju, tas ir līdzīgi kā ļaut zosīm dēt olas mikroorganismu mērogā.
Hēms, kas tiek iegūts no augiem, tiek izmantots "mākslīgās gaļas" burgeros.
Jaunās tehnoloģijas palielina ražošanas efektivitāti, vienlaikus samazinot stādīšanas procesā patērētos dabas resursus. Tā kā galvenie ražošanas materiāli ir raugs, cukurs un minerālvielas, nerodas daudz ķīmisko atkritumu. Padomājot par to, šī patiešām ir tehnoloģija, kas "padara nākotni labāku".
Kad cilvēki runā par šo tehnoloģiju, man šķiet, ka tā ir vienkārši tehnoloģija. Viņu acīs ir pārāk daudz materiālu, ko šādā veidā var izstrādāt no ģenētiskā līmeņa. Noārdāma plastmasa, garšvielas, jaunas zāles un vakcīnas, pesticīdi specifiskām slimībām un pat oglekļa dioksīda izmantošana cietes sintezēšanai… Man sāka rasties konkrētas iztēles par biotehnoloģijas sniegtajām iespējām.
Lasīt, rakstīt un modificēt gēnus
DNS nes visu dzīvības informāciju no avota, un tā ir arī tūkstošiem dzīvības pazīmju avots.
Mūsdienās cilvēki var viegli nolasīt DNS sekvenci un sintezēt DNS sekvenci atbilstoši plānam. Konferencē dzirdēju cilvēkus runājam par CRISPR tehnoloģiju, kas vairākkārt ieguva 2020. gada Nobela prēmiju ķīmijā. Šī tehnoloģija, ko sauc par "Ģenētisko maģisko šķēru", var precīzi atrast un pārgriezt DNS, tādējādi realizējot gēnu rediģēšanu.
Balstoties uz šo gēnu rediģēšanas tehnoloģiju, ir izveidojušies daudzi jaunuzņēmumi. Daži to izmanto, lai risinātu sarežģītu slimību, piemēram, vēža un ģenētisko slimību, gēnu terapijas problēmas, bet citi to izmanto, lai kultivētu orgānus cilvēku transplantācijai un atklātu slimības.
Gēnu rediģēšanas tehnoloģija ir tik ātri nonākusi komerciālos pielietojumos, ka cilvēki saskata biotehnoloģijas lielās perspektīvas. No pašas biotehnoloģijas attīstības loģikas viedokļa, pēc ģenētisko secību lasīšanas, sintēzes un rediģēšanas nobriešanas, nākamais posms, protams, ir ģenētiskā līmeņa projektēšana, lai radītu materiālus, kas atbilst cilvēku vajadzībām. Sintētiskās bioloģijas tehnoloģiju var saprast arī kā nākamo posmu gēnu tehnoloģijas attīstībā.
Divas zinātnieces Emanuela Šarpantjē un Dženifera A. Dudna ieguva 2020. gada Nobela prēmiju ķīmijā par CRISPR tehnoloģiju.
"Daudzi cilvēki ir apsēsti ar sintētiskās bioloģijas definīciju… Šāda veida sadursme ir notikusi starp inženierzinātnēm un bioloģiju. Es domāju, ka visu, kas no tā izriet, ir sācis saukt par sintētisko bioloģiju," sacīja Toms Naitss.
Paplašinot laika skalu, kopš lauksaimniecības sabiedrības pirmsākumiem cilvēki ir pārbaudījuši un saglabājuši vēlamās dzīvnieku un augu īpašības, izmantojot ilgstošu krustošanu un atlasi. Sintētiskā bioloģija sākas tieši no ģenētiskā līmeņa, lai radītu cilvēkiem vēlamās īpašības. Pašlaik zinātnieki ir izmantojuši CRISPR tehnoloģiju, lai audzētu rīsus laboratorijā.
Viens no konferences organizatoriem, Qiji dibinātājs Lu Qi atklāšanas video sacīja, ka biotehnoloģija var nest plašas pārmaiņas pasaulē, tāpat kā iepriekšējās interneta tehnoloģijas. Šķiet, ka tas apstiprina, ka visi interneta uzņēmumu vadītāji, atkāpjoties no amata, pauda interesi par dzīvības zinātnēm.
Interneta giganti visi pievērš uzmanību. Vai beidzot tuvojas dzīvības zinātņu biznesa tendence?
Toms Naitss (pirmais no kreisās) un vēl četri Ginkgo Bioworks dibinātāji | Ginkgo Bioworks
Pusdienu laikā dzirdēju jaunumu: Unilever 2. septembrī paziņoja, ka līdz 2030. gadam ieguldīs 1 miljardu eiro, lai pakāpeniski pārtrauktu fosilā kurināmā izmantošanu tīru produktu izejvielās.
10 gadu laikā Procter & Gamble ražotie veļas mazgāšanas līdzekļi, veļas pulveris un ziepes pakāpeniski pāries uz augu izejvielām vai oglekļa uztveršanas tehnoloģiju. Uzņēmums arī atvēlēja vēl 1 miljardu eiro fonda izveidei, lai finansētu pētījumus par biotehnoloģiju, oglekļa dioksīdu un citām tehnoloģijām oglekļa emisiju samazināšanai.
Cilvēki, kas man pastāstīja šīs ziņas, tāpat kā es, kas tās dzirdēja, bija nedaudz pārsteigti par laika ierobežojumu, kas ir mazāks par 10 gadiem: vai tehnoloģiju pētniecība un attīstība līdz masveida ražošanai tiks pilnībā realizēta tik drīz?
Bet ceru, ka tas piepildīsies.
Publicēšanas laiks: 2021. gada 31. decembris