Biologinis teleporteris galėtų pasėti gyvybę per galaktiką

Pirmasis biologinis teleporteris sėdi laboratorijoje, esančioje San Diego pastato, kuriame įsikūrusi Synthetic Genomics Inc. (SGI), žemesniame lygyje, ir atrodo kaip itin didelio dydžio įrangos vežimėlis.

Įrenginys iš tikrųjų yra mažų mašinų ir laboratorinių robotų sankaupa, sujungtų vienas su kitu, kad sudarytų vieną didelę mašiną. Tačiau šis gali padaryti kažką beprecedenčio: virusams spausdinti gali panaudoti perduotą skaitmeninį kodą.

Per praėjusius metus pasibaigusių eksperimentų seriją SGI mokslininkai naudojo genetines instrukcijas, į prietaisą atsiųstas iš kitos pastato vietos, kad automatiškai pagamintų įprasto gripo viruso DNR. Jie taip pat gamino funkcinį bakteriofagą – virusą, kuris užkrečia bakterijų ląsteles.

Nors tai nebuvo pirmas kartas, kai kas nors sukūrė virusą iš DNR dalių, tai buvo pirmas kartas, kai tai buvo padaryta automatiškai, be žmogaus rankų.

Įrenginys, vadinamas skaitmeniniu-biologiniu keitikliu, buvo pristatytas gegužę. Nors vis dar yra prototipas, tokie instrumentai kaip jis vieną dieną galėtų perduoti biologinę informaciją iš ligos protrūkio vietų vakcinų gamintojams arba išspausdinti pagal poreikį pritaikytus vaistus prie pacientų lovų.

Jau maždaug dešimtmetį svajojome apie galimybę siųsti faksu gyvybės formas, sako Juanas Enriquezas, rizikos kapitalo įmonės „Excel Ventures“, kuri investavo į SGI, vadovas, įsivaizduojantis naują pramonės revoliuciją su skaitmeniniu-biologiniu keitikliu. kaip medvilnės džinas.

Craigas Venteris, atskalūnas biologas, 2005 m. įkūręs „Synthetic Genomics“, bet nebeatsižvelgiantis į kasdienę jos veiklą, sakė net manantis, kad bus įmanoma perduoti gyvybės formas tarp planetų.

Jis apie tai kalbėjosi su Elonu Musku, sako Danas Gibsonas, SGI DNR technologijos viceprezidentas.

Gripo virusai

Skirtingai nuo Venterio, garsėjančio pasigyrimais ir dideliais moksliniais planais, Gibsonas yra neįvertintas, nors biologams taip pat gerai žinomas dėl Gibsono asamblėjos, reakcijos, kuri sujungia mažus laboratorijoje sukurtos DNR gabalėlius į daug didesnius genus.

SGI BioXP 3200 , komercinis DNR spausdintuvas, yra skaitmeninio į biologinį konverterio šerdis . Kai Gibsonas, sėdėdamas savo biure, siunčia pranešimą konverteriui, jis pradeda savo darbą naudodamas iš anksto įdėtas chemines medžiagas. Jis lygiai taip pat lengvai galėjo išsiųsti tokią žinutę iš bet kurios vietos.

Gegužės pabaigoje Gibsono komanda atskleidė, kaip jie naudojo įrenginį DNR, RNR, baltymams ir virusams sukurti automatizuotu būdu iš skaitmeniniu būdu perduodamų DNR sekų be žmogaus įsikišimo.

Konverterio darbas prasidėjo maždaug 2013 m., kai SGI ir vaistų gamintojas „Novartis“ atliko testą, siekdami išsiaiškinti, ar jie gali panaudoti duomenis iš gripo protrūkių, kad labai greitai sukurtų pradinius virusus, iš kurių gaminamos vakcinos.

Jiems pasitaikė galimybė tų metų kovą, kai Kinijos valdžios institucijos pranešė apie H7N9 gripo infekciją ir paskelbė klaidos DNR sekos duomenis internete. (Gripo tipo H ir N žymi hemagliutininą ir neuraminidazę, išorinio virusų apvalkalo baltymus, kuriuos atpažįsta žmogaus imuninė sistema.) Gibsonas prisimena, kad buvo Velykų sekmadienis, kai gavau el. laišką, kad H7N9 paukštis. gripas sukėlė nemenką baimę Kinijoje. Taigi mums labai greitai pavyko gauti DNR seką.

Po dviejų dienų, neturėdama tiesioginės prieigos prie jokių egzempliorių, tik suskaitmenintas sekas, SGI Gibsono DNR spausdintuve susintetino H ir N genus. Tos DNR grandinės buvo išsiųstos į Novartis, kuri jas panaudojo virusų atsargoms, turinčioms naujos genetinės informacijos, generuoti – tokią, kokia naudojama vakcinų gamyboje. Gibsonas sako, kad tada skaitmeninio į biologinį konverterio idėja tapo reali. Aš pasakiau: „Ar negalime visko sujungti į vieną dėžę? jis prisimena.

Gibsonas tikisi įrenginį paversti pelningu verslu. Įsivaizduokite, sako jis, kad Ligų kontrolės ir prevencijos centrai Atlantoje išaiškina genetines instrukcijas antikūnams prieš tokią ligą kaip Ebola, gresiančią sukelti epidemiją. Šis kodas galėtų būti perduodamas skaitmeniniu būdu į keitiklius kiekvienoje pasaulio ligoninėje, kad būtų pradėtas gaminti priešnuodis. Tikiu, kad tai įvyks ne tolimoje ateityje.

Klaidos problemos

Nors gebėjimas užprogramuoti gyvybę ir jos atsiradimą įvairiose vietose stebina, kiek naudinga bus biologinė teleportacija, tebėra ginčytina. Svarbu sukurti nedidelį kiekį sėklų viruso atsargų, tačiau tai tik vienas žingsnis gaminant pakankamai vakcinos visai šaliai. Susilpnėjusių virusų, kurie patenka į skiepijimą nuo gripo, paprastai tenka trilijonais išauginti vištų kiaušiniuose – kruopščiai suplanuotas procesas, trunkantis pusę metų.

O SGI keitiklio padarytos DNR grandinės vis dar kenčia nuo klaidų arba atsitiktinių mutacijų. Šis mutacijų dažnis būtų nepriimtinai didelis, jei bandysite pagaminti... vakcinas ar vaistus, el. laiške sakė Albertos universiteto virusologas Davidas Evansas. FDA turėtų karvę.

Nepaisant to, Evansas teigia, kad nors jokiame konkrečiame veiksme nėra daug naujovių, sudėjus juos visas, kad galinėje dalyje atsirastų funkcinė DNR, yra gana įspūdinga... Ištaisykite klaidos problemą ir turėsite įrenginį, kurio norėtų visi.

Gibsonas sako, kad puola klaidų lygio problemą ir taip pat bando sumažinti keitiklį iki valdomo dydžio. Šiuo metu jis užima maždaug tiek pat vietos, kiek ir Fiat 500 automobilis.

Panspermija

SGI dar neatspausdino gyvybės – dauguma biologų nelaiko viruso gyvu. Bet jie gali ten patekti. 2016 m. SGI paskelbė sukūrusi minimalią ląstelę, bakteriją, turinčią mažiausią visų laikų genomą ir kuri galėtų būti tarsi tuščia kasetė, priimanti naujas genetines instrukcijas. Gibsonas sako, kad kadangi minimali ląstelė yra paprasčiausia gyvybės forma, gali būti logiška pabandyti ją atspausdinti.

Kai kurie SGI rėmėjai, įskaitant Venterį, užsimena, kad pagrindinis gyvybės spausdintuvo darbas būtų siųsti gyvybę pirmyn ir atgal tarp planetų. Pagal vieną scenarijų į Marsą būtų galima išsiųsti sekos nustatymo mašiną, kad būtų gautas bet kokių ten rastų gyvybės formų arba gyvybei artimų formų genetinis kodas.

Šie duomenys galėtų būti perduoti į žemę nukreiptam keitikliui, kuris rekonstruotų ateivių gyvybę, galbūt didelio saugumo laboratorijoje. SGI komanda leido laiką su NASA mokslininkais nevaisingoje vietoje Mohave dykuma 2013 m testavimo teorijos aspektai. Mes sukrovėme tyrimų laboratorijos autobusą su visais reikalingais daiktais, išskyrėme kai kuriuos mėginius ir suskirstėme juos, sako Gibsonas.

Gyvenimo duomenų siuntimas į kosmosą gali būti dar įdomiau. Remiantis viena teorija, kaip Žemėje atsirado gyvybė, vadinama panspermija, ji čia buvo pernešta ant meteoro ar kometos. Biologinių keitiklių siuntimas į kosmosą gali būti žmonijos būdas grąžinti palankumą, sako Enriquezas, sėjantis gyvybę kitur.

Aš [noriu] padaryti ką nors iš šio pasaulio, nusiųsti vieną iš šių dalykų į Marsą ir spausdinti kurą arba atspausdinti dalį atmosferos ar maistinių medžiagų, sako jis.

Tai skatina klausimą, kokia gyvybės forma ar kokia genetinė seka būtų pirmoji. Venteris garsiai (ir slapta) panaudojo savo DNR kaip pagrindą pirmajai žmogaus genomo sekai, kuri buvo paskelbta 2003 m.

Paklausti, ar Venteris dabar ketina atkurti savo genomą kitoje planetoje, Gibsonas ir Enriquezas atsakė tą patį: jokių komentarų.

paslėpti