Биологическая телепортация может засеять галактику жизнью

Первый биологический телепортатор находится в лаборатории компании Синтетик Дженомикс Инк. (SGI), расположенной на нижнем этаже здания в Сан-Диего, и выглядит как большая тележка с оборудованием.

В действительности это устройство является собранием небольших машин и лабораторных роботов — соединенные между собой, они образуют одно большое устройство. Оно способно делать нечто беспрецедентное, а именно: передавать цифровой код для печати вирусов.

В серии экспериментов, вошедших в завершающую фазу в прошлом году, ученые SGI высылали наборы генетических инструкций из других мест здания с целью автоматического воспроизводства ДНК вирусов обычного гриппа. Таким же образом они изготовили действующего бактериофага (вируса, заражающего бактерии).

Хотя это и не первый случай изготовления вируса из частей ДНК, но это первый случай создания вируса в автоматическом режиме, без ручных операций.

Устройство, названное «цифро-биологический конвертер», было продемонстрировано в мае. Пока что это только прототип, но в перспективе такие инструменты могли бы передавать биологическую информацию с места возникновения эпидемий напрямую производителям вакцин или «печатать» по запросу персонализированные лекарственные средства непосредственно по месту нахождения пациента.

«Целое десятилетие мы мечтали о возможности передавать формы жизни по факсу», — говорит Хуан Энрикез, сотрудник компании Эксел Венчус, венчурного предприятия, инвестировавшего в SGI. Он предвидит новую промышленную революцию на основе «цифро-биологического конвертера» такого масштаба, как революция, произведённая когда-то хлопкоуборочной машиной.

Крейг Вентер, биолог-диссидент, основавший в 2005 г. компанию Синтетик Геномикс (хотя он уже не принимает повседневное участие в её деятельности), предполагает возможность межпланетной передачи форм жизни.

«Он обсуждал это с Илоном Маском», говорит Дэн Гибсон, вице-президент SGI по технологиям ДНК.

Вирусы гриппа

В отличие от Крейга Вентера, известного громкими заявлениями и обширными планами, Гибсон известен среди биологов своей причастностью к «сборке Гибсона» — реакции, соединяющей полученные в лаборатории небольшие части ДНК в более крупные гены.

Созданный SGI коммерческий принтер ДНК BioXP 3200 лежит в основе цифро-биологического конвертера. Когда Гибсон, находясь в офисе, отсылает сообщение конвертеру, тот начинает работу, используя предварительно загруженные химические вещества. Такое сообщение он мы бы послать откуда угодно.

В конце мая команда Гибсона обнародовала, как они использовали принтер для создания ДНК, РНК, протеинов и вирусов «в автоматическом режиме из последовательностей ДНК, переданных цифровым способом, без вмешательства человека.»

Работа над цифро-биологическим конвертером началась в 2013 году, когда SGI и производитель лекарств Новартис провели опыт с целью выяснить, возможно ли использовать данные эпидемии гриппа для быстрого создания посевных вирусов, используемых в производстве вакцин.

Возможность проверки пришла в марте того же года, когда китайцы объявили об эпидемии вируса гриппа H7N9 и разместили в открытом доступе его ДНК последовательность. (H и N в названии типа гриппа относятся к гемагглютинину и нейраминидазе, белкам на внешней оболочке вируса, которые опознаёт иммунная система человека.) «Было воскресенье Пасхи, — вспоминает Гибсон, — когда я получил письмо с сообщением о панике в Китае, вызванной вирусом птичьего гриппа H7N9. Так что у нас была возможность получить ДНК последовательность очень быстро».

Через два дня, не имея доступа к образцам, при наличии только цифровых последовательностей, SGI синтезировали на ДНК принтере гены белков H и N. Эти нити ДНК были отправлены в Новартис, где на их основе создали штамм вируса, содержащий новую генетическую информацию, для производства вакцины. По словам Гибсона, именно тогда идея цифро-биологического конвертера стала реальностью. «Я сказал — не можем ли мы собрать всё это вместе в одну коробку?», вспоминает он.

Гибсон надеется построить на основе этого устройства прибыльный бизнес. «Представьте себе, — говорит он, — что Центр по контролю и предотвращению инфекционных заболеваний в Атланте расшифровывает генетическую информацию для антитела к заболеванию — такому как Эбола, угрожающему эпидемией. Этот код можно разослать в конвертеры по всему миру и начать производство противоядия. Я полагаю, это станет возможным в недалёком будущем.»

Проблемы ошибок

Как ни поразительна способность программировать жизнь и распространять её дистанционно, полезность биологической телепортации остаётся предметом дискуссий. Создание небольшого запаса посевного вируса — это важно, но это только один шаг к производству вакцины в осязаемых количествах для целой страны. Ослабленные вирусы, входящий в состав прививок против гриппа, должны выращиваться триллионами в куриных яйцах — этот тщательно планируемый процесс занимает полгода.

«Нити ДНК, производимые конвертером фирмы SGI, всё ещё подвержены ошибкам или рандомным мутациям. Уровень этих мутаций будет недопустимо высок … для производства вакцин или фармацевтических препаратов», — пишет Давид Эванс, вирусолог из Университета Альберты.

И всё же, по словам Эванса, «хотя в каждом отдельном шаге нет особой новизны, собранные вместе для производства функциональной ДНК эти шаги весьма впечатляют … Решите проблему ошибок, и вы получите устройство, иметь которое хотел бы каждый».

Гибсон говорит, что он ищет решение проблемы ошибок, а также пытается уменьшить конвертер до приемлемых размеров. Сейчас устройство занимает объём примерно как автомобиль Фиат 500.

Панспермия

Пока ещё SGI не «напечатала жизнь» — большинство биологов не считают вирусы живыми. Но компания может подойти к этому. В 2016 SGI объявила о создании «минимальной клетки», бактерии с наименьшим из всех геномом, которая могла бы служить своего рода кассетой для записи новых генетических инструкций. По словам Гибсона, поскольку «минимальная клетка является простейшей формой жизни», было бы логичным попытаться её напечатать.

Некоторые сторонники SGI, в том числе Крейг Вентер, дают понять, что высшей ступенью для ДНК принтера будет пересылка форм жизни между планетами. В предполагаемом сценарии машина — создатель цепочек ДНК из фрагментов — может быть послана на Марс с целью получить генетический код любых живых — или близких к ним — форм.

Эти данные затем могли бы быть переданы находящемуся на Земле конвертеру, который бы реконструировал инопланетную форму жизни, возможно, в лаборатории повышенной безопасности. Группа сотрудников SGI некоторое время работала с учёными NASA в пустыне Мохава в 2013 году, проверяя разные аспекты теории. «Мы загрузили автобус всем необходимым, изолировали некоторые образцы и секвенсировали их», сказал Гибсон.

Ещё больший интерес может представлять отправка информации о жизни в космос. Согласно одной из теорий возникновения жизни на Земле, известной как «панспермия», жизнь была принесена метеоритом или кометой. Отправка в космос биологических конвертеров была бы своего рода «возвратом сторицей» от человечества, говорит Хуан Энрикез, путём дальнейшего распространения жизни.

«Хочу сделать что-то за пределами этого мира — послать такую штуку на Марс и напечатать топливо, или напечатать часть атмосферы, или биогенные вещества», — говорит он.

При этом возникает вопрос, какую форму жизни или какую генетическую последовательность послать первыми. Крейг Вентер тайно использовал собственную ДНК для первой геномной последовательности человека опубликованной в 2003 году.

На вопрос, собирается ли Вентер воспроизвести свой геном на другой планете, Гибсон и Энрикез ответили одинаково: «Без комментариев».

Источник

10.08.2017 13:27