Teleported մոլեկուլներ, մաքսային գենոմներ և այլ նորամուծություններ, որոնք կապահովեն տեխնոլոգիայի ամենամեծ խոստումները:

Սինթետիկ կենսաբանությունը `զրոյական բաներ դարձնելով կենսաբանական բաղադրիչները, ծաղկում էր տասնամյակներ: Բայց այժմ, ԴՆԹ-ի ճշգրտման և սինթեզի տեխնոլոգիաների կատարելագործումը սինթետիկ կենսաբաններին հանգեցնում է ավելի մեծ, համարձակ և ավելի հիմնավոր առաջարկությունների ՝ մարդկության որոշ խոշորագույն խնդիրների լուծման համար:

Դեղագործական, էներգետիկ և գյուղատնտեսական ընկերությունները հիմնականում օգտագործում են գենետիկական ինժեներությունը `բարդ կառուցապատող մոլեկուլներ պատրաստելու համար: Այսօր, սակայն, սինթետիկ կենսաբանությունը պատրաստ է ստեղծել շատ բաներ, որոնք այլ կերպ հնարավոր չէր լինի կիրառել այնքան բազմազան, որքան բույսերի պարարտանյութը, տեքստիլները և թվային տվյալների պահպանումը:

«Կարծում եմ, որ ԴՆԹ-ն լինելու է 21-րդ դարի ամենակարևոր նյութը», - ասում է Twist Bioscience- ի գործադիր տնօրեն Էմիլի Լեպրուստը, որը ստեղծում է հարմարեցված ԴՆԹ շարքեր, որոնք կարող են օգտագործվել տարբեր նպատակների համար, ներառյալ ծայրահեղ խիտ տվյալների պահպանումը: «Անցյալ դարը համակարգիչների մասին էր, և այժմ մենք մտնում ենք կենսաբանության դարաշրջան»:

Google- ը, Amazon- ը, Procter & Gamble- ը, Apple- ը և IKEA- ն բոլորը ներկայացուցիչներ են ուղարկել Սան Ֆրանցիսկոյի վերջին SynBioBeta 7.0 գիտաժողովում: «Այս բոլոր ընկերությունները, որոնք իրականում չէիք սպասում սինթետիկ կենսաբանության գիտաժողովում, այժմ վթարի են ենթարկել գործարքներ, գործընկերություններ, այս նոր արդյունաբերության մեջ ինտեգրվելու համար», - ասում է SynBioBeta- ի համահիմնադիր Cոն Քամբերսը:

«Եթե մտածում եք դեռ 1960-ականներին, երբ մենք պարզապես հնարում էինք տրանզիստորը, ապա անցնում էինք Սիլիկոնային հովտի, միկրոպրոցեսորի, ինտերնետի, համացանցի պատմությունը, այժմ համաշխարհային տնտեսության 25 տոկոսը կառուցված է այդ տեխնոլոգիայի վրա», - ասում է Քարբերսը: ասում է. «Դժվար է ասել ժամանակացույցը, բայց եկեք ասենք, որ առաջիկա 25 տարում կենսաբանության կեռը և դրա վերևում կառուցված արժեքի քանակը հաստատ կլինեն համաշխարհային տնտեսության 25 տոկոսից ավելին»:

Այսպիսով, ինչն է ամբողջ աղմուկը: Ահա առաջիկա տարիներին արժե դիտել այն միտումներից և զարգացումներից վեցը.

Ազոտային պարարտանյութերից դուրս գալը ջրի աղտոտման հիմնական աղբյուր է և բնապահպանական կայուն խնդիր: Ի՞նչ անել, եթե մեզ պետք չէր այդքան պարարտանյութ կիրառել:

Որոշ բույսեր, ոլոռի և սոյայի նման, պատրաստում են իրենց պարարտանյութը, կամ ավելին այն բանի համար, որ այդ բույսերով ծաղկող մանրէները դա անում են իրենց համար ՝ «ամրացնելով» ազոտը, որն օդում է հողի մեջ: Այդ մանրէները լավ չեն վարվում այլ սովորական մշակաբույսերի վրա, ուստի սինթետիկ կենսաբանները կփորձեն անել դրանք: Ginkgo Bioworks և քիմիական հսկա «Բայեր» կոչվող ստարտափը 100 միլիոն դոլար է ներդնում համագործակցության համար `սինթետիկ օրգանիզմները զարգացնելու համար, որոնք ազոտ են ապահովում բույսերի արմատներին ՝ նվազեցնելով պարարտանյութերի անհրաժեշտությունը: Մինչդեռ Pivot Bio- ն փորձում է ուժեղացնել մանրէների ազոտի ամրացման ունակությունները: «Այն, ինչ ոլորտի բոլորը կցանկանան տեսնել մանրէների միջոցով, այդ պարարտանյութն արտադրելու վերականգնվող և կայուն միջոց է», - ասում է Pivot Bio- ի գլխավոր տնօրեն Կարսեն Թեմմեն: «Դա իսկապես երկարաժամկետ, խուսափողական նպատակ է եղել դաշտի համար»:

Գրիպի վիրուսը կարող է տարածվել ամբողջ աշխարհում մի քանի օրվա ընթացքում, բայց գրիպի պատվաստանյութերը սովորաբար հետ են մնում նոր շտամներից: Նոր պատվաստանյութ պատրաստելու համար հետազոտողները պետք է տեղակայեն զարգացող լարը, տուփը տանեն այն և ուղարկեն պատվաստանյութերի մշակման ընկերությանը, որը վիրուսային մասնիկները ներարկում է հավի ձվերի մեջ `մեծ քանակությամբ հակամարմիններ առաջացնելու համար, այնուհետև դրանք փաթեթավորում որպես պատվաստանյութեր: Ամբողջ գործընթացը առնվազն մեկ ամիս է տևում, հաճախ ավելի երկար: Բայց ի՞նչ կլինի, եթե պատվաստանյութերը մշակողները կարողանան կրճատել ճանապարհորդության ժամանակը ՝ ուղարկելով վիրուսային ԴՆԹ նույնքան հեշտ, որքան էլ-նամակ են ուղարկում:

Քրեյգ Վենտերի Synthetic Genomics ընկերությունը վերջերս սկսեց պատրաստել BioXP ՝ մի սարք, որը կարող է «տպել» թվայնացված հաջորդականության տվյալները ՝ որպես ԴՆԹ կամ ՌՆԹ տողեր և դրանք ավելացնել մանրեների մեջ: BioXP մեքենաներով գեները տպելը դեռ պահանջում է բաղադրիչի համար հարմարեցված գործիքներ. Կենսաբազմազանության լաբորատորիաները մեծ քանակությամբ ճիշտ քիմիական նյութեր չեն ունենա, ուստի հետազոտողները նախապես պատվիրում են բաղադրամասերի հավաքածուներ Synthetic Genomics- ից: Բայց հետագայում կենսաբանական թվային փոխարկիչների կերպարանափոխությունները կարող են վերստեղծել ամբողջ վիրուսները թվային տվյալներից, որոնք ուղարկվում են որպես էլփոստի հավելվածներ: Դա նման է մոլեկուլները հեռացնելուն:

Synthetic Genomics– ի ԴՆԹ տեխնոլոգիաների փոխնախագահ Դեն Գիբսոնը նախատեսում է ապագա, որտեղ թվային-կենսաբանական փոխարկիչները կդառնան սովորական հիվանդանոցներում ՝ թույլ տալով բժիշկներին «տպել» անհատականացված դեղամիջոցները հիվանդների համար: «Կիրառման ընդամենը մի լայն տեսականի կա ՝ դեղամիջոցներ, կենսաքիմիական նյութեր, կենսավառելիք», - ասում է նա: «ԴՆԹ-ն իրականում պարզապես RNA- ից սպիտակուցից մինչև ամբողջ բակտերիալ գենոմիներից որևէ բան հոսելու սկիզբն է»:

SynBioBeta կոնֆերանսը կազմակերպելիս Քեմբերը նորեկների ընկերություններում նկատեց ընդհանուր թեմա ՝ սնունդ: Մասնավորապես, սպիտակուցներով հարուստ կենդանական արտադրանքների սինթետիկ տարբերակները:

Լաբորատոր մսի և կաթնամթերքի արտադրության գաղափարը տարիներ շարունակ գոյություն ուներ, բայց 2017 թվականը մեծ թափ է հավաքել սինբիո պարենային ընկերությունների ֆինանսավորման համար, որոնք բջիջներից և մանրէներից գյուղատնտեսական արտադրանք են պատրաստում: Այս ընկերությունները գրազ են տալիս, որ կայուն և շահավետ եղանակով կարող են բավարարել մսի, ձվի, ձկների և պանրի համաշխարհային պահանջարկը: Թեև այնպիսի ընկերություններ, ինչպիսիք են Memphis Meats- ը և Finless Foods- ը, մշակում են լաբորատոր միս ՝ մարդկային սպառման համար, այլ ընկերություններ աշխատում են ձկնաբուծարաններն ավելի կայուն դարձնելու ուղղությամբ, իսկ նրանց ներսում գտնվող ձկները ՝ ավելի առողջ: Microsynbiotix- ը գենետիկորեն ճարտարագիտական ​​ջրիմուռներ է ՝ պատրաստելու ուտելի պատվաստանյութեր ՝ պաշտպանելու համար աճեցված ձկները:

Մենք հակված ենք մեր ջինսե կապույտը համարել ստացված, բայց արդյունաբերական ներկերը, որոնք իր գույնով զանգվածային հագուստ են ներկում, կատակ չեն: Աշխատողները, որոնք ներկում են ներկերի այրումը, հաճախ ունենում են թոքերի խնդիրներ, իսկ տեքստիլ բույսերը ամբողջ աշխարհում ջրերի աղտոտման առաջատար աղբյուրներից են:

Այնուամենայնիվ, դիզայներ Natsai Chieza- ն տեսնում է պոտենցիալ լուծում մանրէների թողած գունագեղ բծերի մեջ: Նա օգտագործում է մանրէային մշակույթներ ՝ գույնզգույն նախշերով շարֆեր ներկելու համար: Ginkgo Bioworks- ում որպես ներկայիս դիզայներական դերի ներկայիս դերում նա աշխատում է գիտնականների հետ `գործընթացն աստիճանավորելու ուղիներ գտնելու համար:

Ապագայում սինթետիկ օրգանիզմները կարող են հյուսվել նաև մեր հագուստի գործվածքների մեջ: «ԲիոԼոգիկ» կոչվող ձեռնարկությունը, որը ղեկավարում է Lining Yao- ն և գտնվում է MIT Media Lab- ում, օգտագործում է մանրէներ, որոնք ընդարձակվում են խոնավության պայմաններում, որպեսզի գործվածքներ ունենան, որոնք արձագանքում են քրտինքին ՝ գործվածքների մեջ «ելքեր» բացելով:

Սինթետիկ կենսաբանները, ովքեր խառնվում են մանրէների հետ, ունեն սահմանափակ գործիքակազմ: Ընդհանրապես նրանք աշխատում են E. coli- ի մանրէով: Եթե ​​ուզում եք, որ սպիտակուցը վերածվի գենի, ապա կլոնացրեք այն և դրեք E. coli- ում, ինչպես է ընթանում ավանդական տրամաբանությունը: E. coli- ն այն տեսակն է, որը լաբորատոր սարքավորումներն են կառուցում ՝ լուծելու համար: Բայց ի՞նչ անել, եթե այն գենը, որը ցանկանում եք ավելացնել, չի միանում E. coli- ի գենետիկական սարքավորումներին: Գենը կարող է ավելի լավ աշխատել այլ օրգանիզմում:

Եթե ​​սինթետիկ կենսաբանները կարողանային օգտվել ավելի շատ տեսակների բնական տաղանդներից, ապա դրանք կարող են աճել կենսաբակտերիաներ, որոնք ունեն ավելի բարձր եկամտաբերություն, քան E.coli- ը, և շատ նոր սինթետիկ կենսաբանության արտադրանքներ կարող են առաջանալ, ասում է Սառա Ռիչարդսոնը, MicroByre- ի համահիմնադիրը: Գիտնականների համար ավելի հեշտ է շահագործել մանրեների այլ տեսակների շահագործումը, MicroByre- ն մշակում է լաբորատոր սարքավորումներ, որոնք կարող են հյուրընկալել այլ մանրէներ: «Բացարձակապես պատմության վթար է, որ [E.coli] - ն է, որի վրա մենք կենտրոնացել ենք», - ասում է նա: «Մենք բառացիորեն հանեցինք այն մեր ծայրերից»:

Բակտերիաների գեները սեղմելը մի բան է: Ի՞նչ կարող եք անել ՝ ծրագրավորելով մանրէները կամ ավելի բարդ օրգանիզմները ՝ ամբողջովին զրոյից:

Այդ մեծ հարցն է առաջացնում Genome Project- գրելը (GP- գրել), որը հետևում է Մարդու գենոմի նախագծին: Նրա ղեկավարները ակնկալում են, որ գենոմը առանձնացնելը և նորերը գրելը կխորացնի կենսաբանության վերաբերյալ նրանց պատկերացումները և հիմք կհաղորդեն ապագա տեխնոլոգիաների համար: Նրանք կարող են մինչև տարեվերջ սինթեզել խմորիչ գենոմը:

Ներկայումս միայն մի բուռ էլիտար սինբիո լաբորատորիա կարող է գրել ամբողջ մանրէային գենոմները, բայց GP- գրելու նպատակը գեների գրելն էժան և մատչելի դարձնելն է: Նրանց հայտարարած նպատակը գենոմի գրելու գնի իջեցումն է այն, ինչ այսօր արժե հազարից պակաս:

Սինթետիկ կենսաբանության գերազանցության ոչ առևտրային կենտրոնը համակարգում է աշխատանքը, որը ղեկավարվում է NYU- ի efեֆ Բոեկեի կողմից; Հարվարդի Georgeորջ եկեղեցին; Autodesk- ի Էնդրյու Հեսելը; և Նենսի Kelել Քելլին ՝ Նյու Յորքի գենոմի կենտրոնի նախկին հիմնադիր գործադիր տնօրենը: Մի քանի փորձնական նախագիծ է ընկնում գետնից, ներառյալ մարդկային բջիջներ ստեղծելու փորձը (petri ուտեստների մեջ), որոնք կարող են ինքնին դարձնել բոլոր անհրաժեշտ վիտամիններն ու սնուցիչները: GP- գրության շրջանակներում որոշ խմբեր կենտրոնացած են տեխնոլոգիական այնպիսի խնդիրների վրա, ինչպիսիք են ՝ ինչպես հավաքել քրոմոսոմի երկարությամբ ԴՆԹ-ի ժապավենը: Մյուսները կենտրոնացած են հանրային տարածքների վրա և գտնում են գենոմի տեխնիկայի շուրջ ավելի շատ մարդկանց բիոէթիկական խոսակցություններում ընդգրկելու ավելի շատ եղանակներ:

Քելլին ասում է, որ գենային տեխնիկայի հասարակական ընկալումները նախաձեռնության ամենամեծ խոչընդոտներից են: «Երբ մարդիկ մտածում են մարդկային գենոմիկայի նախագծման կամ սինթեզի մասին, նրանք անմիջապես անցնում են դիզայներական նորածինների Քաջ Նոր աշխարհ», - ասում է նա: «Այստեղ չէ, երբ գնում է այս նախագիծը»: Նա հավելում է, որ մարդու բջիջներում աշխատելը, բայց ոչ իրական մարդկանց մեջ, «կխթանի բարոյական և սոցիալական խոսակցությունները այն մասին, թե ինչպես ենք մենք ուզում օգտագործել այդ տեխնոլոգիաները»: