Синтетикалық биолог Том Найт: «XXI ғасыр инженерлік биология ғасыры болады», - деді. Ол синтетикалық биологияның негізін қалаушылардың бірі және синтетикалық биология саласындағы жұлдызды компания Ginkgo Bioworks-тің бес негізін қалаушысының бірі. Компания 18 қыркүйекте Нью-Йорк қор биржасында тіркелді және оның бағасы 15 миллиард АҚШ долларына жетті.
Том Найттың зерттеу қызығушылығы компьютерден биологияға ауысты. Мектеп кезінен бастап ол жазғы демалысын MIT-те компьютер және бағдарламалауды оқуға пайдаланды, содан кейін бакалавриат және магистратура деңгейлерін MIT-те өткізді.
Том Найт Мур заңы адамның кремний атомдарын манипуляциялауының шегін болжағанын түсініп, ол тірі организмдерге назар аударды. «Бізге атомдарды дұрыс жерге орналастырудың басқа жолы қажет... Ең күрделі химия дегеніміз не? Бұл биохимия. Мен сізге қажетті диапазонда өздігінен жиналып, жинала алатын ақуыздар сияқты биомолекулаларды пайдалануға болады деп ойлаймын. Кристалдану».
Биологиялық түпнұсқаларды жобалау үшін инженерлік сандық және сапалық ойлауды пайдалану жаңа зерттеу әдісіне айналды. Синтетикалық биология адам біліміндегі секіріс сияқты. Инженерия, информатика, биология және т.б. пәнаралық сала ретінде синтетикалық биологияның басталу жылы 2000 жыл болып белгіленді.
Биыл жарияланған екі зерттеуде биологтарға арналған тізбек дизайны идеясы ген экспрессиясын бақылауға қол жеткізді.
Бостон университетінің ғалымдары E. coli індетінде гендік ауыстырып қосқышты жасады. Бұл модельде тек екі ген модулі қолданылады. Сыртқы тітіркендіргіштерді реттеу арқылы ген экспрессиясын қосуға немесе өшіруге болады.
Сол жылы Принстон университетінің ғалымдары тізбек сигналындағы «тербеліс» режимінің шығысына қол жеткізу үшін үш ген модулін пайдаланды, олардың арасындағы өзара тежелу мен тежеудің босатылуын пайдаланды.
Гендік ауыстырып қосқыш схемасы
Ұяшық шеберханасы
Кездесуде адамдардың «жасанды ет» туралы айтқанын естідім.
Компьютерлік конференция моделіне, яғни еркін қарым-қатынас үшін «конференциядан тыс өзін-өзі ұйымдастыратын конференцияға» сүйене отырып, кейбір адамдар сыра ішіп, әңгімелеседі: «Синтетикалық биологияда» қандай табысты өнімдер бар? Біреу «Мүмкін емес тағам» астындағы «жасанды ет» туралы айтты.
Impossible Food ешқашан өзін «синтетикалық биология» компаниясы деп атаған емес, бірақ оны басқа жасанды ет өнімдерінен ерекшелендіретін негізгі сату нүктесі - вегетариандық етті ерекше «ет» иісіне айналдыратын гемоглобин осы компаниядан шамамен 20 жыл бұрын шыққан. Жаңадан пайда болған салалардан.
Технология ашытқылардың «гемоглобин» өндіруіне мүмкіндік беру үшін қарапайым гендік редакциялауды пайдалану болып табылады. Синтетикалық биология терминологиясын қолдану үшін ашытқы адамдардың қалауына сәйкес заттар өндіретін «жасуша фабрикасына» айналады.
Етті соншалықты ашық қызыл және дәмі ерекше хош иісті ететін не? Impossible Food еттегі бай «гемоглобин» болып саналады. Гемоглобин әртүрлі тағамдарда кездеседі, бірақ оның мөлшері әсіресе жануарлар бұлшықеттерінде жоғары.
Сондықтан компанияның негізін қалаушы және биохимик Патрик О. Браун гемоглобинді жануарлар етін модельдеуге арналған «негізгі дәмдеуіш» ретінде таңдады. Бұл «дәмдеуішті» өсімдіктерден алып, Браун тамырларында гемоглобинге бай соя бұршақтарын таңдады.
Дәстүрлі өндіріс әдісі соя бұршақтарының тамырынан «гемоглобинді» тікелей алуды талап етеді. Бір килограмм «гемоглобинді» алу үшін 6 акр соя қажет. Өсімдіктерді алу қымбатқа түседі, ал Impossible Food жаңа әдіс ойлап тапты: гемоглобинді компиляциялай алатын генді ашытқыға имплантациялау, ашытқы өсіп, көбейген сайын гемоглобин өседі. Аналогияны қолдану үшін бұл қаздың микроорганизмдер масштабында жұмыртқа салуына ұқсайды.
Өсімдіктерден алынатын гем «жасанды ет» бургерлерінде қолданылады.
Жаңа технологиялар өндіріс тиімділігін арттыра отырып, егіс жұмыстары кезінде тұтынылатын табиғи ресурстарды азайтады. Негізгі өндіріс материалдары ашытқы, қант және минералдар болғандықтан, химиялық қалдықтар көп емес. Ойлап қарасақ, бұл шынымен де «болашақты жақсартатын» технология.
Адамдар бұл технология туралы айтқан кезде, мен мұның жай ғана қарапайым технология екенін сезінемін. Олардың көзінше, генетикалық деңгейден осылайша жобалауға болатын тым көп материалдар бар. Ыдырайтын пластмассалар, дәмдеуіштер, жаңа дәрі-дәрмектер мен вакциналар, белгілі бір ауруларға арналған пестицидтер, тіпті крахмалды синтездеу үшін көмірқышқыл газын пайдалану... Мен биотехнологияның мүмкіндіктері туралы нақты қиялдарымды қалыптастыра бастадым.
Гендерді оқу, жазу және өзгерту
ДНҚ тіршілік туралы барлық ақпаратты бастапқы көзден алады, сонымен қатар тіршіліктің мыңдаған белгілерінің көзі болып табылады.
Қазіргі таңда адамдар ДНҚ тізбегін оңай оқи алады және дизайнға сәйкес ДНҚ тізбегін синтездей алады. Конференцияда мен адамдардың 2020 жылғы химия бойынша Нобель сыйлығын бірнеше рет жеңіп алған CRISPR технологиясы туралы айтқанын естідім. «Генетикалық сиқырлы қайшы» деп аталатын бұл технология ДНҚ-ны дәл анықтап, кесіп, осылайша генді редакциялауды жүзеге асыра алады.
Осы генді редакциялау технологиясына негізделген көптеген стартап компаниялар пайда болды. Кейбіреулері оны қатерлі ісік және генетикалық аурулар сияқты күрделі аурулардың гендік терапиясын шешу үшін пайдаланады, ал кейбіреулері оны адам трансплантациясына арналған органдарды өсіру және ауруларды анықтау үшін пайдаланады.
Гендерді редакциялау технологиясы коммерциялық қолданыстарға соншалықты тез еніп, адамдар биотехнологияның үлкен перспективаларын көреді. Биотехнологияның даму логикасы тұрғысынан алғанда, генетикалық тізбектерді оқу, синтездеу және редакциялау жетілгеннен кейін, келесі кезең табиғи түрде адам қажеттіліктерін қанағаттандыратын материалдарды өндіру үшін генетикалық деңгейден жобалау болып табылады. Синтетикалық биология технологиясын ген технологиясын дамытудың келесі кезеңі ретінде де түсінуге болады.
Екі ғалым Эммануэль Шарпентье мен Дженнифер А. Дудна CRISPR технологиясы үшін химия бойынша 2020 жылғы Нобель сыйлығын жеңіп алды.
«Көптеген адамдар синтетикалық биологияның анықтамасына қатты қызығушылық танытты... Инженерия мен биология арасында осындай қақтығыс болды. Менің ойымша, осыдан туындайтын кез келген нәрсе синтетикалық биология деп атала бастады», - деді Том Найт.
Уақыт шкаласын кеңейте отырып, ауылшаруашылық қоғамының басынан бастап адамдар ұзақ будандастыру және селекция арқылы өздеріне қажетті жануарлар мен өсімдіктердің қасиеттерін скринингтен өткізіп, сақтап қалды. Синтетикалық биология адамдарға қажетті қасиеттерді қалыптастыру үшін тікелей генетикалық деңгейден басталады. Қазіргі уақытта ғалымдар зертханада күріш өсіру үшін CRISPR технологиясын қолданды.
Конференцияны ұйымдастырушылардың бірі, Цижи негізін қалаушы Лу Ци ашылу бейнежазбасында биотехнология бұрынғы интернет технологиясы сияқты әлемге кең ауқымды өзгерістер әкелуі мүмкін екенін айтты. Бұл интернет бас директорларының барлығы қызметінен кеткен кезде өмір туралы ғылымдарға қызығушылық танытқанын растайтын сияқты.
Интернеттегі алыптардың бәрі назар аударып отыр. Өмір туралы ғылымның бизнес трендісі ақыры келе ме?
Том Найт (солдан бірінші) және Ginkgo Bioworks компаниясының тағы төрт негізін қалаушы | Ginkgo Bioworks
Түскі ас кезінде мен бір жаңалық естідім: Unilever 2 қыркүйекте 2030 жылға қарай таза шикізатқа қазба отындарын біртіндеп тоқтату үшін 1 миллиард еуро инвестициялайтынын мәлімдеді.
10 жыл ішінде Procter & Gamble компаниясы шығаратын кір жуғыш ұнтақ, кір жуғыш ұнтақ және сабын өнімдері біртіндеп өсімдік шикізатын немесе көміртегін ұстау технологиясын енгізеді. Сондай-ақ, компания көміртегі шығарындыларын азайту үшін биотехнология, көмірқышқыл газы және басқа да технологиялар бойынша зерттеулерді қаржыландыру қорын құру үшін тағы 1 миллиард еуро бөлді.
Маған бұл жаңалықты айтқан адамдар, жаңалықты естіген мен сияқты, 10 жылдан аз уақыт шегіне таң қалды: технологиялық зерттеулер мен әзірлемелерден бастап жаппай өндіріске дейін толықтай тез арада жүзеге асырыла ма?
Бірақ мен оның орындалатынына үміттенемін.
Жарияланған уақыты: 2021 жылғы 31 желтоқсан