211service.com
Biologai mielai programuotų ląsteles taip, lyg jos būtų kompiuterių lustai
David S. Goodsell iliustracija
Sėdėdamas savo paleidimo laboratorijoje MIT universiteto miestelio pakraštyje, Alecas Nielsenas atidaro nešiojamąjį kompiuterį ir įveda instrukcijas dėl genetiškai modifikuotos mielių ląstelės, kuri švytės geltonai. Jis nurodo programai, kokiais cukrais jis planuoja maitinti ląstelę – arabinozę ir laktozę – ir nurodo, kad ji turėtų sudaryti fluorescuojantį baltymą, kuris paprastai randamas medūzose.
Kompiuteris užtrunka maždaug 60 sekundžių, kol išspjauna maždaug 11 000 DNR raidžių sąrašą ir tai, kas atrodo kaip grandinės schema.
Nielsen vadovauja startuoliui Asimovas kuri bando automatizuoti sudėtingų genetinių modifikacijų kūrimą. Jo programinė įranga, vadinama CELLO, yra sukurta pagal tipą, naudojamą planuojant elektronines grandines ir kompiuterių lustus su milijardais tranzistorių.
„Grandinės diagrama“ parodo, kaip molekulinis kelias turėtų veikti mikroorganizme.
Biologijos tyrimai dažniausiai yra eksperimentiniai. Nežinai, kas veiks, kol nepabandysi. Tačiau Asimovas mano, kad dėl inžinerinių organizmų kūrimo gali prireikti spėlionių. Prieš porą metų nusprendėme išspręsti šią labai sudėtingą problemą ir padaryti ją taip paprastą, kaip kompiuterio programavimą, sako Christopheris Voigtas, MIT profesorius, vienas iš įmonės įkūrėjų. Pradedame galvoti, kaip elektroninės grandinės projektavimo įrankius panaudoti genetinės grandinės projektavimui.
Baltymų, biokuro ar cheminių medžiagų gamyba ląstelėse nėra nauja. Iš čia atsiranda insulinas, alkoholis ir skalbinių plovikliuose esantys fermentai. Tačiau gauti mikrobą, kad pasigamintumėte tai, ko norite – kada norite – nenumirti nuo pastangų nėra lengva.
Dabar mokslininkai kuria naujos kartos organizmus, kurie daro daugiau nei nuolat pumpuoja genų produktus, pavyzdžiui, gamyklas. Jie nori, kad jie pajustų ir reaguotų į aplinkos signalus, įsijungtų tam tikru metu arba taptų protingais vaistais nuo vėžio, kurie mirtini tik auglio viduje.
Keletas produktų su tokiais jungikliais jau yra kuriami. Bendrovė „Synlogic“ tiria bakterijas su genų grandine, kurią žmonės praryja klinikinio tyrimo metu. Didelės vaistų kompanijos pradėjo įsigyti naujų įmonių, turinčių naujų su vėžiu kovojančių ląstelių idėjų.
Alecas Nielsenas (kairėje) ir Raja Srinivas yra vieni startuolio, bandančio paspartinti mikroorganizmų inžineriją, įkūrėjų.
Voigto laboratorija pastarąjį dešimtmetį kūrė genetinius jungiklius, kurie atlieka pagrindines logines užduotis, pavyzdžiui, laukia dviejų biologinių signalų prieš įjungiant.
2016 m. jis, Nielsenas ir kiti pademonstravo CELLO programinę įrangą, kuri taip pagreitino genetinį projektavimą, kad per maždaug savaitę pavyko sukurti 52 tokias grandines. Daugiau nei du trečdaliai iš tikrųjų dirbo. Tai sutrumpina metų darbą į kelias savaites, sako Voigtas. Daug laiko praleidome aiškindamiesi, kodėl sugenda pagrindiniai elementai ir kaip juos sutvarkyti bei kaip izoliuoti sistemą, kad jie veiktų įvairiais deriniais.
Asimovas surinko lėšas iš Andreessen Horowitz, Silicio slėnio rizikos kapitalo įmonės, kuri turi 450 mln. USD fondą, investuoja į biotechnologijų įmones, kurios apima programinės įrangos ar kompiuterių inžinerijos koncepcijas. Asimovo planas yra sukurti grandines klientams ir pristatyti jiems reikalingas DNR konstrukcijas.
Jei biologinį dizainą galima padaryti labiau nuspėjamu, Nielsenas mato keletą apribojimų, kam jis gali būti naudojamas. Manome, kad genetinės grandinės pradės atsirasti visuose produktuose, kurie liečia mūsų gyvenimą kiekvieną dieną, nuo maisto iki drabužių iki vaistų, sako jis.