Sintetinės biologijos specialistas Tomas Knightas teigė: „XXI amžius bus inžinerinės biologijos amžius.“ Jis yra vienas iš sintetinės biologijos įkūrėjų ir vienas iš penkių „Ginkgo Bioworks“, vienos iš žymiausių sintetinės biologijos bendrovių, įkūrėjų. Bendrovė buvo įtraukta į Niujorko vertybinių popierių biržos sąrašą rugsėjo 18 d., o jos vertė pasiekė 15 mlrd. JAV dolerių.
Tomo Knighto tyrimų interesai pasikeitė iš kompiuterių į biologiją. Nuo vidurinės mokyklos laikų jis vasaros atostogas skyrė kompiuterių ir programavimo studijoms MIT, o vėliau ten studijavo ir bakalauro, ir magistro studijose.
Tomas Knightas Supratęs, kad Moore'o dėsnis numato žmogaus silicio atomų manipuliavimo ribas, jis atkreipė dėmesį į gyvus organizmus. „Mums reikia kitokio būdo, kaip atomus sudėti į tinkamas vietas... Kokia yra sudėtingiausia chemija? Tai biochemija. Įsivaizduoju, kad galite naudoti biomolekules, tokias kaip baltymai, kurios gali pačios surinkti ir surinkti reikiamame diapazone. kristalizacija.“
Inžinerinio kiekybinio ir kokybinio mąstymo taikymas kuriant biologinius originalus tapo nauju tyrimų metodu. Sintetinė biologija yra tarsi šuolis žmonijos žinių srityje. Kaip tarpdisciplininė inžinerijos, informatikos, biologijos ir kt. sritis, sintetinės biologijos pradžios metai nustatyti 2000-aisiais.
Dviejuose šiais metais paskelbtuose tyrimuose biologams skirta grandinių projektavimo idėja pasiekė genų raiškos kontrolę.
Bostono universiteto mokslininkai sukonstravo genų perjungimo jungiklį E. coli bakterijoje. Šiame modelyje naudojami tik du genų moduliai. Reguliuojant išorinius dirgiklius, genų raišką galima įjungti arba išjungti.
Tais pačiais metais Prinstono universiteto mokslininkai panaudojo tris genų modulius, kad grandinės signale pasiektų „virpesių“ režimo išvestį, pasitelkdami abipusį slopinimą ir slopinimo panaikinimą.
Genų perjungimo jungiklio schema
Ląstelių dirbtuvės
Susitikime girdėjau žmones kalbant apie „dirbtinę mėsą“.
Sekdami kompiuterinių konferencijų modeliu, „nesąjunginėje savarankiškai organizuojamoje konferencijoje“, skirtoje laisvam bendravimui, kai kurie žmonės geria alų ir kalbasi: kokie sėkmingi produktai yra „sintetinės biologijos“ srityje? Kažkas užsiminė apie „dirbtinę mėsą“ kategorijoje „Neįmanomas maistas“.
„Impossible Food“ niekada nevadino savęs „sintetinės biologijos“ bendrove, tačiau pagrindinis jos išskirtinumas nuo kitų dirbtinių mėsos produktų – hemoglobinas, suteikiantis vegetariškai mėsai unikalų „mėsos“ kvapą – atsirado būtent šioje bendrovėje maždaug prieš 20 metų. Tai besiformuojančios disciplinos.
Naudojama technologija – paprastas genų redagavimas, leidžiantis mielėms gaminti „hemoglobiną“. Sintetinės biologijos terminologijai tariant, mielės tampa „ląstelių fabriku“, kuris gamina medžiagas pagal žmonių pageidavimus.
Kas lemia, kad mėsa yra tokia ryškiai raudona ir turi ypatingą aromatą ragaujant? Neįmanomas maistas laikomas turtingu mėsoje esančiu „hemoglobinu“. Hemoglobino randama įvairiuose maisto produktuose, tačiau ypač daug jo yra gyvūnų raumenyse.
Todėl bendrovės įkūrėjas ir biochemikas Patrickas O. Brownas pasirinko hemoglobiną kaip „pagrindinį prieskonį“ gyvūnų mėsai imituoti. Išgaudamas šį „prieskonį“ iš augalų, Brownas pasirinko sojų pupeles, kurių šaknyse gausu hemoglobino.
Tradicinis gamybos metodas reikalauja tiesioginio „hemoglobino“ išgavimo iš sojų pupelių šaknų. Vienam kilogramui „hemoglobino“ reikia 6 akrų sojų pupelių. Augalų ekstrakcija yra brangi, todėl „Impossible Food“ sukūrė naują metodą: implantuojamas genas, galintis sudaryti hemoglobiną, į mieles, ir mielėms augant bei dauginantis, hemoglobinas augs. Panaudojant analogiją, tai tas pats, kas leisti žąsims dėti kiaušinius mikroorganizmų mastu.
Iš augalų išgaunamas hemas naudojamas „dirbtinės mėsos“ mėsainiuose.
Naujos technologijos didina gamybos efektyvumą ir tuo pačiu sumažina sodinimui sunaudojamų gamtos išteklių kiekį. Kadangi pagrindinės gamybos medžiagos yra mielės, cukrus ir mineralai, cheminių atliekų susidaro nedaug. Pagalvojus, tai iš tiesų yra technologija, kuri „padaro ateitį geresnę“.
Kai žmonės kalba apie šią technologiją, man atrodo, kad tai tiesiog paprasta technologija. Jų akimis žiūrint, yra per daug medžiagų, kurias galima tokiu būdu sukurti genetiniu lygmeniu. Skaidomas plastikas, prieskoniai, nauji vaistai ir vakcinos, pesticidai nuo specifinių ligų ir net anglies dioksido naudojimas krakmolui sintetinti... Pradėjau konkrečiai įsivaizduoti biotechnologijų teikiamas galimybes.
Skaityti, rašyti ir modifikuoti genus
DNR neša visą gyvybės informaciją iš šaltinio, be to, ji yra tūkstančių gyvybės bruožų šaltinis.
Šiais laikais žmonės gali lengvai nuskaityti DNR seką ir ją sintetinti pagal sukurtą struktūrą. Konferencijoje girdėjau žmones kalbant apie CRISPR technologiją, kuri ne kartą laimėjo 2020 m. Nobelio chemijos premiją. Ši technologija, vadinama „Genetic Magic Scissor“, gali tiksliai surasti ir perpjauti DNR, taip realizuodama genų redagavimą.
Remiantis šia genų redagavimo technologija, atsirado daug startuolių. Kai kurie ją naudoja sudėtingų ligų, tokių kaip vėžys ir genetinės ligos, genų terapijai spręsti, o kiti – organų auginimui žmonių transplantacijai ir ligų nustatymui.
Genų redagavimo technologija taip greitai pateko į komercinį pritaikymą, kad žmonės įžvelgia dideles biotechnologijų perspektyvas. Žvelgiant iš pačios biotechnologijos vystymosi logikos perspektyvos, subrendus genetinių sekų skaitymui, sintezei ir redagavimui, kitas etapas, žinoma, yra genetinis projektavimas, siekiant pagaminti medžiagas, atitinkančias žmonių poreikius. Sintetinės biologijos technologija taip pat gali būti suprantama kaip kitas genų technologijos vystymosi etapas.
Dvi mokslininkės Emmanuelle Charpentier ir Jennifer A. Doudna laimėjo 2020 m. Nobelio chemijos premiją už CRISPR technologiją.
„Daugelis žmonių buvo apsėsti sintetinės biologijos apibrėžimo... Toks susidūrimas įvyko tarp inžinerijos ir biologijos. Manau, kad viskas, kas iš to kyla, pradėta vadinti sintetine biologija“, – sakė Tomas Knightas.
Nuo pat žemdirbystės visuomenės pradžios žmonės, taikydami ilgą kryžminimą ir atranką, atrinko ir išsaugojo norimas gyvūnų ir augalų savybes. Sintetinė biologija prasideda tiesiogiai nuo genetinio lygmens, kad sukurtų žmonėms norimas savybes. Šiuo metu mokslininkai naudoja CRISPR technologiją ryžiams auginti laboratorijoje.
Vienas iš konferencijos organizatorių, „Qiji“ įkūrėjas Lu Qi atidarymo vaizdo įraše teigė, kad biotechnologijos gali atnešti didelių pokyčių pasaulyje, kaip ir ankstesnės interneto technologijos. Tai, regis, patvirtina, kad visi interneto generaliniai direktoriai, atsistatydindami, išreiškė susidomėjimą gyvybės mokslais.
Interneto milžinai visi atkreipia dėmesį. Ar pagaliau ateina gyvybės mokslų verslo tendencija?
Tomas Knightas (pirmas iš kairės) ir dar keturi „Ginkgo Bioworks“ įkūrėjai | „Ginkgo Bioworks“
Per pietus išgirdau naujieną: „Unilever“ rugsėjo 2 d. pranešė, kad iki 2030 m. investuos 1 milijardą eurų, kad palaipsniui atsisakytų iškastinio kuro švarių produktų žaliavose.
Per 10 metų „Procter & Gamble“ gaminami skalbimo milteliai, plovikliai ir muilo produktai palaipsniui bus gaminami iš augalinių žaliavų arba bus gaminami iš anglies dioksido surinkimo technologijų. Bendrovė taip pat skyrė dar 1 milijardą eurų fondui, skirtam finansuoti biotechnologijų, anglies dioksido ir kitų technologijų, skirtų anglies dioksido išmetimui mažinti, tyrimus.
Žmonės, kurie man pranešė šią naujieną, kaip ir aš, kuris ją girdėjau, buvo šiek tiek nustebę dėl mažiau nei 10 metų termino: ar technologijų tyrimai ir plėtra iki masinės gamybos bus visiškai įgyvendinti taip greitai?
Bet tikiuosi, kad tai išsipildys.
Įrašo laikas: 2021 m. gruodžio 31 d.