211service.com
Jaká je budoucnost syntetické biologie?
Loni v červenci vědci vytvořili první syntetickou buňku, organismus, který je řízen chemicky syntetizovaným genomem upraveným na počítači a spojeným dohromady v laboratoři. O rok později biologové v Pátý ročník syntetické biologie konference na Stanfordské univerzitě se stále snaží udělat další krok v této oblasti. Zadržují je rozmary samotné biologie a náklady a čas potřebný k tomu, abychom se dostali od nápadu k upravenému organismu.
Zatímco vytvoření syntetické buňky v Institutu J. Craiga Ventera naznačuje budoucnost, ve které syntetickí biologové mohou přepracovat živé buňky tak, aby vykonávaly jakékoli úkoly, které si vysní, tento cíl je stále vzdálený. Většina výzkumů se zaměřila na přimět mikroby k provádění úkolů, které jsou podobné tomu, co již dělají, jako je přeměna cukru na paliva pomocí procesů a materiálů, které se podobají těm, které používají v přírodě.
Syntetická biologie usiluje o to, aby se molekulární biologie podobala inženýrství – s předvídatelnými materiály a součástmi, které lze předvídatelným způsobem sestavit. Jak ukazuje syntetická buňka, vědci nyní mají nástroje k úpravě existující genetické sekvence na počítači, pomocí strojů na syntézu DNA ji vytvoří ve fragmentech a sešívají je v laboratoři. (Tato cesta je jen jednou z mnoha, kterými se syntetickí biologové ubírají.) Ale stále je těžké předpovědět, co buňky udělají poté, co budou změněny. Výzkumníci jsou často brzděni přirozenou touhou buněk růst a žít, jak chtějí, což je v mnoha případech nutné překonat, aby je přiměli dělat něco užitečného účinným způsobem.
Jedna z největších překážek spočívá ve vytváření a sestavování výchozích materiálů: modulárních kousků DNA, které kódují určitou funkci a jsou syntetizovány v laboratoři. Vytvoření této DNA je časově náročné a drahé. Jako každý komerční produkt musí být navržen, postaven a testován. I relativně malé změny mohou zabrat spoustu práce, dlouhou dobu a spoustu peněz.
Syntéza některých sekvencí trvá dva měsíce, zatímco jiné nelze z důvodů, které dosud nebyly pochopeny, vytvořit vůbec. Reshma Shetty , spoluzakladatel Ginkgo Bioworks, startupu, který montuje části DNA. Shetty řekl, že společnost používá softwarovou automatizaci k navrhování stavebních bloků a dalších částí a k řízení robotů manipulujících s kapalinami, kteří je míchají dohromady z kousků DNA objednaných od jiných společností, které se specializují na syntézu DNA. Právě tento poslední krok je v současné době velkým úzkým hrdlem. Společnost sledovala, jak dlouho trvá vytvoření sekvencí a které zdroje to dělají nejrychleji.
Náklady a čas spojené s vytvářením nových organismů omezují kreativitu, řekl Pamela Stříbrná , profesor systémové biologie na Harvardské univerzitě. Pokaždé, když syntetickí biologové zkouší nový design, musí zaplatit za to, aby byla DNA syntetizována, čekat, až se vrátí, dostat ji do buněk a otestovat ji. To vše, říká Silver, znamená, že syntetickí biologové se pochopitelně zdráhají selhat a poučit se ze svých selhání.
Stále věřím ve sen, že někteří z vás budou nakonec schopni sedět u počítače, navrhnout experiment a druhý den získat DNA, řekla davu. Aby syntetická biologie splnila svůj slib, syntéza DNA musí být levná, rychlá, předvídatelná a přesná – a otevřená všem, včetně výzkumníků, jejichž laboratoře nemají mnoho vybavení nebo financí.
Naštěstí náklady na technologii syntézy DNA, podobně jako na technologii sekvenování DNA, rychle klesají. George Church , ředitel Center for Computational Genomics na Harvardu, ve své řeči poznamenal, že náklady na technologie syntézy DNA a sekvenování klesají ohromujícím tempem – v poslední době každý rok desetinásobně.