Робототехническая революция дошла и перед началом синтетической биологии

    В минувшем месяце синтетические биологи Ginkgo Bioworks подняли бокалы — наполненные на генном уровне измененным пивом — чтобы отпраздновать пуск новейшей автоматической лаборатории. Применяя инженерные принципы к биологии и вооружившись щегольским механизированным оборудованием, Ginkgo сделала завод по штампованию экзотичных форм жизни, каковых гораздо и не лицезрели на данной планетке.

    Крафтовое пиво, которое они попивали, существовало примером потенциальных применений синтетической биологии, новейшей области, которая выросла на крайних достижениях в области способов генетической компоновки. Сейчас ученые умеют осуществлять куски синтетической ДНК и внедрять ее в организмы, давая им же странноватые способности. Например, пивные дрожжи, кои использовались при варке пива для торжественной партии, имели гены апельсинного дерева в своей ДНК. Во время стадии брожения в ходе пивоварения эти гены принудили дрожжи осуществлять валенсен, органическое соединение с цитрусовым запахом. Говоря научным языком, это же существовало смачно.

    Ginkgo Bioworks, достаточно молоденькая бостонская корпорация, не так давно завлекла 100 миллионов баксов инвестиций, обещая определить толпу новеньких нужных применений синтетической биологии. Часть этих денежек пошла на возведение Bioworks2, объемной новейшей лаборатории предприятия, которая употребляет механизированную систему для конвейерной компоновки организмов.

    Ginkgo обязана осуществлять бактерий в большенных масштабах, дабы определить посреди их этакие, кои могли бы работать в качестве крохотных био заводов для собственных клиентов. Почти все модифицированные организмы будут никчемными, однако в ходе проб и ошибок биоинженеры в конечном счете принудят микроорганизма осуществлять хотимое вещество — в образе хим ингредиента, эксплуатируемого для парфюмерии, напитков, пестицидов либо моющих денег.

    Бизнес-модель предприятия сосредоточена на самих микроорганизмах, а уж и не конечных препаратах. «Мы и не производим хим вещества, ароматизаторы либо что-то подобное», поясняет креативный директор Ginkgo Кристина Агапакис. «Мы специализируемся на организмах и сотрудничаем со собственными клиентами, кои будут выполнять продукт». Ginkgo лицензирует организмы собственным пациентам и получает лицензионные платежи за них пользование.

    Однако сделать организм и не так ординарно. Генетика до сего времени и не вконец внятная наука; и не бытует всепригодного каталога генов, который тщательно описывал бы них параметры. Даже ежели исследователи знают, что ярый ген выполняет в апельсинном дереве, к примеру, когда они прибавляют его клеточке дрожжи, он может вести взаимодействие с родной ДНК самым нежданным образом. Ежели они прибавляют несколько генов различных сортов данной дрожжевой клеточке, все становится гораздо труднее.

    Вот посему Ginkgo предприняла инженерный подход к биологии, применяя серьезный цикл «проектирование — производство — испытание» в разработке живых организмов. Экстремальная автоматизация новейшей лаборатории ординарно нужна для этакого подхода, разговаривает Патрик Бойл, управляющий по художественному дизайну организмов в предприятия. «В выпускном классе я бы взял пять топовых собственных мыслях и опробовал их», разговаривает Бойл. «Здесь мы берем 1000 топовых мыслях, апробируем них и следим, какая идеальнее всего работает».



    Дабы осознать, как только это же ишачит на практике, можно разглядеть первые пробы Ginkgo выйти в парфюмерное дело. Корпорация ишачит для французского производителя запахов Robertet над дрожжами, кои выплевывают розовое масло, так как извлечение сего вещества из розовых лепестков очень дорогущее.

    Проектирование. Модельеры Ginkgo прочесывают научную литературу в поисках генов, кои могли бы вынудить дрожжи осуществлять полезные ферменты. Миссию: когда модельеры скармливают сахар дрожжам, эти ферменты обязаны вынудить запустить реакцию, которая осуществит розовое масло. Однако бытует большущее число генов и ферментов, кои можно разглядеть. «Если у вас существуют 100 потенциальных ферментов, кои умеют быть этапом в четырехэтапном пути, перед вами большущее место для исследований», разговаривает Бойл.

    Возведение. Ginkgo завлекает третьих лиц для фактического изготовления синтетической ДНК. Когда партия произведенной ДНК приходит в Ginkgo, работающие с жидкостью боты производят новейшие организмы, добавляя разнообразные куски в клеточки дрожжей. «Когда я получала врачебную степень, я проводила массу времени, передвигая крохотные объемы жидкостей», разговаривает креативный директор Агапакис. «Когда мы запустили Ginkgo, почти все боты были похожи на восьмируких аспирантов — настолько не мало существовало пипеток». Этот процесс значительно ускорился, когда боты стали способнее. Сейчас в Ginkgo ишачят обрабатывающие воды боты, кои резво перемещают нанолитры воды, используя мотивированные импульсы звука.



    Испытание. Опосля тамошнего как только боты сделали тыщи вариаций дрожжей, содержащих различные коллажи генов, настало время узреть, умеют ли они осуществлять розовое масло. Машинки масс-спектрометрии вскрывают клеточки и обследует молекулы со стороны помещений, проверяя товар и здоровы ли дрожжи. Однако фуррор в обоих вариантах необязательно значит, что приобретенный организм подойдет клиенту. Бойл разговаривает, что в случае с розовым маслом Ginkgo изучает общий «ароматный профиль» каждой дрожжи. Хотя клеточка может осуществлять полезные душистые молекулы, наряду с тем самым она может выполнять не максимально полезные. «Мне нравится аромат новоиспеченного хлеба, однако он неуместен, когда вы пытаетесь реализовать духи».

    Масштабирование. Ginkgo прибавляет один доп этап к своеобразному инженерному циклу, так как многообещающая дрожжевая клеточка в лаборатории может и не ишачить в бродильных чанах заказчика. В одном из углов лаборатории механизированные системы заполняют и выслеживают ряды настольных биореакторов, используя разнообразные датчики для наблюдения действий снутри.

    Ежели же самый многообещающий товар ничуть и не поддается, модельеры организмов предприятия ворачиваются к чертежной доске, дабы включить результаты опыта в 1000 последующих топовых вариаций. В один прекрасный момент биоинженеры Ginkgo проделают безупречные дрожжи, пахучие розами.