Синтетичният биолог Том Найт каза: „21-ви век ще бъде векът на инженерната биология.“ Той е един от основателите на синтетичната биология и един от петимата основатели на Ginkgo Bioworks, звездна компания в областта на синтетичната биология. Компанията беше листната на Нюйоркската фондова борса на 18 септември, а оценката ѝ достигна 15 милиарда щатски долара.
Изследователските интереси на Том Найт са се изместили от компютърни науки към биология. Още от гимназията той използва лятната ваканция, за да учи компютърни науки и програмиране в Масачузетския технологичен институт (MIT), а след това прекарва и бакалавърската и магистърската си степен там.
Том Найт Осъзнавайки, че законът на Мур предсказва границите на човешката манипулация на силициеви атоми, той насочи вниманието си към живите същества. „Нуждаем се от различен начин да поставим атомите на правилното място… Коя е най-сложната химия? Това е биохимията. Представям си, че можете да използвате биомолекули, като протеини, които могат да се самосглобяват и да се сглобяват в рамките на необходимия диапазон. кристализация.“
Използването на количествено и качествено инженерно мислене за проектиране на биологични оригинали се е превърнало в нов метод на изследване. Синтетичната биология е като скок в човешкото познание. Като интердисциплинарна област на инженерството, компютърните науки, биологията и др., началната година на синтетичната биология е определена за 2000 г.
В две проучвания, публикувани тази година, идеята за проектиране на електрически вериги за биолози е постигнала контрол над генната експресия.
Учени от Бостънския университет са конструирали превключвател за гени в E. coli. Този модел използва само два генни модула. Чрез регулиране на външни стимули, генната експресия може да бъде включена или изключена.
През същата година учени от Принстънския университет използват три генни модула, за да постигнат изходния режим на „трептене“ в сигнала на веригата, като използват взаимното инхибиране и освобождаване на инхибирането между тях.
Диаграма на превключвателя за гени
Клетъчна работилница
На срещата чух хората да говорят за „изкуствено месо“.
Следвайки модела на компютърната конференция, „самоорганизираната конференция без конференции“ за свободна комуникация, някои хора пият бира и си бъбрим: Какви успешни продукти има в „Синтетична биология“? Някой спомена „изкуственото месо“ в „Невъзможна храна“.
Impossible Food никога не се е наричала компания за „синтетична биология“, но основният ѝ плюс, който я отличава от другите изкуствени месни продукти – хемоглобинът, който кара вегетарианското месо да мирише уникално на „месо“, идва от тази компания преди около 20 години. От нововъзникващите дисциплини.
Технологията, която се използва, е да се използва просто редактиране на гени, за да се позволи на дрождите да произвеждат „хемоглобин“. Според терминологията на синтетичната биология, дрождите се превръщат в „клетъчна фабрика“, която произвежда вещества според желанията на хората.
Какво прави месото толкова яркочервено и има специален аромат, когато го опитате? Невъзможната храна се счита за богатия на „хемоглобин“ в месото. Хемоглобинът се среща в различни храни, но съдържанието му е особено високо в животинските мускули.
Следователно, хемоглобинът е избран от основателя на компанията и биохимик Патрик О. Браун като „ключова подправка“ за симулиране на животинско месо. Извличайки тази „подправка“ от растения, Браун избра соеви зърна, чиито корени са богати на хемоглобин.
Традиционният метод на производство изисква директно извличане на „хемоглобин“ от корените на соята. Един килограм „хемоглобин“ изисква 6 акра соя. Извличането на растения е скъпо и Impossible Food е разработила нов метод: имплантира гена, който може да компилира хемоглобин, в дрождите и докато дрождите растат и се репликират, хемоглобинът ще расте. За да използваме аналогия, това е все едно да оставим гъска да снася яйца в мащаба на микроорганизмите.
Хемът, който се извлича от растения, се използва в бургери с „изкуствено месо“.
Новите технологии повишават ефективността на производството, като същевременно намаляват природните ресурси, консумирани от засаждането. Тъй като основните производствени материали са мая, захар и минерали, няма много химически отпадъци. Като се замислим, това наистина е технология, която „прави бъдещето по-добро“.
Когато хората говорят за тази технология, чувствам, че това е просто една проста технология. Според тях има твърде много материали, които могат да бъдат проектирани от генетично ниво по този начин. Разградими пластмаси, подправки, нови лекарства и ваксини, пестициди за специфични заболявания и дори използването на въглероден диоксид за синтезиране на нишесте... Започнах да имам конкретни представи за възможностите, които предлага биотехнологията.
Четене, запис и модифициране на гени
ДНК носи цялата информация за живота от източника и е също така източник на хиляди черти на живота.
В днешно време хората могат лесно да разчетат ДНК последователността и да я синтезират според замисъла си. На конференцията чух хора да говорят за технологията CRISPR, която многократно е печелила Нобелова награда за химия за 2020 г. Тази технология, наречена „Генетична магическа ножица“, може точно да локализира и реже ДНК, като по този начин осъществява генно редактиране.
Въз основа на тази технология за генно редактиране са се появили много стартиращи компании. Някои я използват за решаване на проблеми с генната терапия на трудни заболявания като рак и генетични заболявания, а други я използват за култивиране на органи за човешка трансплантация и откриване на заболявания.
Технологията за генно редактиране навлезе в търговски приложения толкова бързо, че хората виждат големите перспективи на биотехнологиите. От гледна точка на логиката на развитие на самата биотехнология, след като четенето, синтезът и редактирането на генетични последователности са узрели, следващият етап е естествено да се проектира от генетично ниво, за да се произведат материали, които отговарят на човешките нужди. Технологията на синтетичната биология може да се разбира и като следващ етап в развитието на генните технологии.
Две учени, Еманюел Шарпантие и Дженифър А. Дудна, спечелиха Нобеловата награда за химия за 2020 г. за технологията CRISPR.
„Много хора са обсебени от определението за синтетична биология... Този вид сблъсък се е случил между инженерството и биологията. Мисля, че всичко, което е резултат от това, е започнало да се нарича синтетична биология“, каза Том Найт.
Удължавайки времевата скала, от началото на земеделското общество, хората са подбирали и запазвали желаните от тях животински и растителни черти чрез продължително кръстосване и селекция. Синтетичната биология започва директно от генетично ниво, за да генерира желаните от хората черти. В момента учените използват CRISPR технологията, за да отглеждат ориз в лаборатория.
Един от организаторите на конференцията, основателят на Qiji, Лу Ци, заяви във встъпителното видео, че биотехнологиите могат да донесат големи промени в света, точно както предишната интернет технология. Това изглежда потвърждава, че всички изпълнителни директори на интернет компании са изразили интерес към науките за живота, когато са подали оставка.
Всички интернет големите играчи обръщат внимание. Най-накрая ли идва бизнес тенденцията на науката за живота?
Том Найт (първият отляво) и четирима други основатели на Ginkgo Bioworks | Ginkgo Bioworks
По време на обяд чух новина: на 2 септември Unilever заяви, че ще инвестира 1 милиард евро за постепенно премахване на изкопаемите горива в чисти суровини до 2030 г.
В рамките на 10 години, перилните препарати, праховете за пране и сапуните, произвеждани от Procter & Gamble, постепенно ще внедряват растителни суровини или технология за улавяне на въглерод. Компанията е заделила и още 1 милиард евро за създаване на фонд за финансиране на изследвания в областта на биотехнологиите, въглеродния диоксид и други технологии за намаляване на въглеродните емисии.
Хората, които ми казаха тази новина, както и аз, който я чух, бяха малко изненадани от времевия лимит от по-малко от 10 години: Ще бъде ли напълно реализиран пътят от технологични изследвания и разработки до масово производство толкова скоро?
Но се надявам да се сбъдне.
Време на публикуване: 31 декември 2021 г.