Новости промышленности

Миллиарды лет эволюции породили великое разнообразие организмов. Но ещё есть масса направлений для развития. А ждать ещё миллиард лет до появления чего-то нужного —- учёные не хотят. Новое направление генной инженерии ставит перед собой грандиозную цель: создание принципиально иной жизни. "Скажите, что я должен изменить растение так, чтобы оно меняло цвет в присутствии тротила, —- говорит биолог Дрю Энди (Drew Endy) из Массачусетского технологического института (MIT).—- Я могу начать изменять генетическую последовательность, чтобы сделать это и, если повезёт, после года или двух лет работы я смогу получить заказанное "живое устройство" для обнаружения мин. Но это не поможет мне позже построить, к примеру, клетку, которая плавает и ест отложения на стенках артерий.

И это не поможет мне вырастить небольшую микролинзу. В основном текущая практика биоинженерии —- это искусство".Именно это положение дел стремиться исправить молодая наука —- синтетическая биология (Synthetic Biology), которую сейчас развивает небольшая плеяда учёных. Мистер Энди —- в их числе.

Главных целей три:Узнать о жизни больше, строя её из атомов и молекул, а не разбирая на части, как это делали раньше. Сделать генную инженерию достойной её названия —- превратить её из искусства в строгую дисциплину, которая непрерывно развивается, стандартизируя предыдущие искусственные создания и повторно комбинируя их, чтобы делать новые, более сложные живые системы, которых раньше не существовало в природе. Стереть границу между живым и машинами, чтобы прийти к действительно программируемым организмам. Создание биодетектора скрытых мин. Нужные генетические "фразы" из пробирок встраиваются в геном бактерии.

Бактерии распыляют на местности. Там, где есть тротил в почве (а он неизбежно просачивается из мины наружу) —- бактерии синтезируют флуоресцентный белок. Приходим ночью и обезвреживаем мины (иллюстрация с сайта sciam. com).Практических приложений новой науки видится масса. Например, создание генинженерных микробов, которые сидели бы в чанах и производили бы сложнейшие и дефицитные лекарства —- дёшево и в промышленных объёмах.

При этом, что важно, адепты синтетической биологии намерены прийти к такому положению дел, когда любой нужный организм биотехнологии создавали бы, пользуясь набором генетических последовательностей из обширного банка. Это должно напоминать создание электронной схемы из промышленных транзисторов и диодов. Человек, собирающий новую схему, даже не обязан знать, что у этих деталей внутри и принцип, по которому они действуют. Ему важно только знать характеристики используемой детали —- что имеем на входе, и что —- на выходе.

Группа учёных MIT разложила на составляющие вирус Т7, словно машину (иллюстрация с сайта sciam. com). Корни синтетической биологии уходят в 1989 год, когда команда биологов из Цюриха под руководством Стивена Беннера (Steven Benner) синтезировала ДНК, содержащую два искусственных генетических слова (или букв, в общем —- нуклеотидных пар), помимо четырёх известных, используемых всеми живыми организмами Земли. Представьте, что всё разнообразие жизни кодируется длиннейшими цепочками чередующихся четырёх нуклеотидных "букв". Упрощённо представим такую запись как ВААГБАВАГБББААГВ и так далее, и тому подобное. На самом деле —- это вещества —- аденин, цитозин, гуанин и тимин, но для простоты обозначим их именно первыми буквами алфавита. И тут вдруг учёные добавляют в этот язык никогда не применявшиеся в природе Д и Е —- другие вещества, вплетающиеся в код жизни.

Есть от чего взяться за голову. Конечно, от шестибуквенной генетической последовательности до целых "шестибуквенных" организмов —- большая дистанция, но впору говорить о зарождении Жизни 2.0.А ведь и без этих необычных опытов биоинженеры были способны на чудеса. Так группа учёных из университета Принстона (Princeton University) создала бактерии кишечной палочки, сверкающие, как новогодняя ёлка. А биологи из университета Бостона (Boston University) и вовсе наделили эту бактерию элементарной цифровой бинарной памятью. Они соединили в бактерии два новых гена, активирующихся в противофазе —- в зависимости от химических компонентов на входе эти бактерии "переключались" между двумя устойчивыми состояниями, словно триггер на транзисторах. Но вот что интересно —- ни та, ни другая работа, как ни странно, ни на шаг не приблизила учёных к созданию, допустим, светящейся бактерии кишечной палочки, которую можно было бы по желанию включать и выключать, как лампочку.

Хотя, кажется, оба компонента, только в разных организмах, уже были созданы. Потому-то Энди сейчас активно работает над созданием механизма, инфраструктуры или, если угодно, науки, которая позволила бы систематизировать такие работы, свести их в систему. Тогда можно будет проектировать живые системы, которые ведут себя предсказуемым (и заказанным по желанию) образом и используют взаимозаменяемые детали из стандартного набора кирпичиков жизни. Нужно сказать, что многое в этом направлении уже сделано. Например, Энди охотно показывает посетителям своей лаборатории ящичек с 50 колбами, заполненными густыми жидкостями.

В каждой колбе —- строго определённый фрагмент ДНК (в МIТ их называют биокирпичами —- BioBrick), функция которого определена. Его можно внедрить в геном клетки, и та начнёт синтезировать заранее известный белок. Все отобранные биокирпичи спроектированы так, чтобы хорошо взаимодействовать со всеми другими на двух уровнях. Чисто механически —- чтобы его легко было изготовить, хранить и, наконец —- включать в генетическую цепочку. И, так сказать, программно —- чтобы каждый кирпич посылал определённые химические сигналы и взаимодействовать с другими фрагментами кода. Из ДНК можно составлять логические схемы (иллюстрация с сайта sciam.

com).