Синтетическая биология
В последнее время часто можно слышать, что биотехнологии для XXI века сыграют настолько же значимую роль, насколько для XX века сыграли информационные технологии. Уже в наши дни, когда технологии точного генного редактирования лишь становятся массово доступными, а голодающие африканские страны продолжают отказываться от поставок ГМО, объём мирового рынка биотехнологий превышает 330 млрд. долл. (а к 2024 должен достигнуть 775 млрд. долл.).
Информационные технологии — очень хороший образец для сравнения: изучив их историю, мы сможем лучше понять, куда нужно двигаться биотехнологиям. Среди ключевых особенностей современной, зрелой IT-индустрии можем выделить:
- Стандартизация: все продукты работают согласно единым протоколам, ведётся чёткая и всесторонняя техническая документация
- Модульность: в работе над одним проектом используются многочисленные совместимые элементы (приложения, библиотеки, языки программирования)
- Абстрагирование: инженеру в ежедневной работе неважно точное устройство аппаратуры, важны лишь функции, которые она выполняет
Эти концепции легли в основу синтетической биологии (synthetic biology, SynBio) — дисциплины, что находится на пересечении биологии и инженерного дела. Кратко её можно описать как теорию и практику конструирования биологических машин. Последнее словосочетание выделено не просто так. Для синтетических биологов живые организмы — это многочисленные микрофабрики, которые производят желаемый продукт. Как отметил «отец синтетической биологии» Том Найт в интервью FastCompany:
Синтетическая биология — молодая дисциплина, историю которой можно отследить к концу 1990’х. Уже тогда были проведены первые попытки стандартизировать и классифицировать фрагменты ДНК, которые часто использовались в ежедневной практике.
Но настоящим годом основания синтетической биологии можно считать 2003 год, когда Том Найт, учёный из MIT, представил свою концепцию BioBricks — регистра стандартных элементов для биологического дизайна. С тех пор BioBricks Foundation взяла на себя роль центра мировой синтетической биологии.
Наибольшую известность дисциплине, пожалуй, принёс конкурс International Genetically Engineered Machine (iGem), в котором за 13 лет его существования уже приняло участие более 30000 исследователей со всего мира. Изначально нацеленный на студентов бакалавриата, iGem сейчас принимает исследователей с любым уровнем образования (в том числе и с отсутствием профильного). Такое отношение сильно популяризировало синтетическую биологию среди движения DIY-Bio. Вполне можно сказать, что именно эта дисциплина стала тем катализатором, что дал возможность биохакерскому движению развиться.
Вообще iGem — крайне интересный и важный конкурс, с которого выходят крутейшие проекты. Вот лишь некоторые избранные:
- Benchling — популярная интегрированная платформа для исследователей в сфере Life Science. Распространяется по модели SaaS.
- Bento Lab — переносная мини-лаборатория, состоящая из амплификатора, центрифуги, трансиллюминатора и прибора для гель-электрофореза
- Ginkgo Bioworks — пожалуй, самая серьёзная (по объёмам и по технологии)SynBio компания на рынке. А ещё у них замечательный дизайн сайта (прям очень).
- Eligo Bioscience — пожалуй, единственная компания, которая сейчас делает антимикробные препараты на основе фаговых ферментов (enzybiotics). Когда-нибудь я сделаю большой подробный разбор, почему это важно (нет, не так. В А Ж Н О), а пока что отсылаю всех интересующихся к брошюре, подготовленной Центрами по Контролю и Профилактики Заболеваний США.
Впрочем, наиболее интересное достижение в синтетической биологии сделали совершенно другие люди. В 2010 году учёные из J. Craig Venter Institute объявили, что им удалось создать первый синтетический организм, Synthia, также известную как Mycoplasma laboratorium, хоть и немного схитрив. Дело в том, что только геном был написан с нуля (всего лишь, подумаешь). Синтезированый геном позже был перенесён в уже живую клетку Mycoplasma capricolum. Это событие послужило доказательством возможности создания организмов de novo и породило несколько схожих проектов. Один из них занимается переписыванием и оптимизацией генома дрожжей, что гораздо сложнее сделать, так как дрожжи — эукариотический организм с несколькими хромосомами.
Сейчас синтетическая биология, как и биотехнология в целом, переживает зачаточный период своего развития. В ближайшее время нас ожидает множество новых, увлекательных открытий и, по моему скромному мнению, синтетическая биология сыграет далеко не последную роль в приближающейся биотехнологической революции. Если ей не помешает её название (вспоминаем, что живём в мире, где ГМО до сих пор многие считают промыслом рептилоидов). Как сказал один из наиболее авторитетных венчурных инвесторов в мире биотехнологий Девид Берри:
Напоследок, несколько важных ресурсов:
- BioBricks Foundation — самая важная организация в мире синтетической биологии, которая содержит наибольшую базу стандартных элементов. Они организовали конкурс iGem, создали wiki-подобную OpenWetWare (одно из лучших мест для поиска нужных протоколов) и поддерживают стандратный язык синтетической биологии SBOL
- SyntheticBiologyOne — синтетическая биология для самых маленьких. Отличное введение для тех, кто слабо связан с лабораторной практикой.
- Principles of Synthetic Biology — более серьёзный MOOC на eDx. Много математики, но даёт хорошее представление о предмете.
- SynBioBeta — новостной центр индустрии, регулярно проводит конференции и делает довольно неплохую email рассылку.
Удачи и не делайте смертоносных микробов, не почистив зубы!
P.S. Украина на iGem ещё не была представлена. Just sayin’…
