В дальнейшем мы и не будем редактировать геном. Мы будем производить новейший

    С того времени, как только шумеры в первый раз захотели испить пива, а уж существовало это же тыщи годов назад, Человек разумный обзавелись тесноватыми взаимоотношениями с Sacharomyces cerevisae, одноклеточными грибами, наиболее знаменитыми как только пивные дрожжи. Благодаря ферментации люди сумели применять этот микроскопичный общий вид для собственных намерений. В наши деньки дрожжевые клеточки создают этанол и инсулин, на их ставят эксперименты в лабораториях.

    Это же и не означает, что S. cerevisiae нельзя все больше оптимизировать – во всяком случае, по воззрению Джефа Бойке. Директор Института генетических систем при Нью-Йоркском институте Бойке управляет интернациональной командой из сотен граждан, задачка которых – синтезировать 12,5 миллиона генетических букв, составляющих геном клеток дрожжей.

    На практике это же значит постепенную подмену каждой хромосомы дрожжей – а уж таких 16 – химически синтезированной ДНК. Бойке и его коллеги из практически десяти университетов разбирают геном дрожжей и дозволяют ученым размешивать его гены на свое усмотрение. В итоге синтетические дрожжи – Sc2.0 – будут настраиваться полностью и целиком.

    «В течение последующих 10 лет синтетическая биология будет осуществлять все облики стыков и материалов с микроорганизмами», разговаривает Бойке. «Мы возлагаем надежды, что наши дрожжи сыграют в этом огромную роль».

    Задумайтесь о этом проекте как только об кое-чем вроде первого седана Генри Форда – собранный руками и один-единственный в собственном роде. В один прекрасный момент, вобщем, мы будем полностью обыкновенно проектировать геномы на экранах компов. Заместо тамошнего дабы разрабатывать либо даже редактировать ДНК организма, существовало бы проще ординарно распечатать свежайшую копию. Представьте дизайнерские водные растения, производящие горючее; безотказные органы; воскрешенные вымершие облики.

    «Думаю, это же возможно наибольшим, чем галлактическая либо компьютерная революция», разговаривает Джордж Черч, исследующий геном в Гарвардской школе медицины.

    Раньше ученые уже синтезировали генетические аннотации, кои управляют вирусами и микробами. Однако дрожжевые клеточки эукариотны, другими словами хранят свои геномы в ядре и связывают них в хромосомах, как только люди. Них геномы а также намного все больше.

    И это же неполадка, так как синтезировать ДНК и не эдак недорого, как только обрисовать. Геном человека сейчас можно секвенировать за 1000 баксов, и стоимость всегда ниспадает. Однако дабы поменять каждую буковку ДНК у дрожжей, Бойке будет нужно 1,25 миллиона баксов. Добавьте цена труда и вычислений к общей цене проекта.

    Наряду с Черчем и иными Бойке управляет GP-write, организацией, выступающей за международные научные исследования, кои обязаны понизить цена проектирования, разработки и тестирования геномов в тыщу раз за последующие десять лет. «Мы сталкиваемся со различными дилеммами как только общий вид, и биология может очень нам посодействовать на данной планете», разговаривает он. «Но лишь ежели мы снизим расходы».

    «Снизу вверх»

    Ученый по имени Рональд Дэвис из Стэнфорда в первый раз представил вероятность синтеза генома дрожжей на конференции в 2004 году. Вобщем, тогда Бойке и не лицезрел в этом смысла. «Зачем кому-нибудь пригодилось бы это же выполнять?», — эдак он задумывался тогда-то.

    Однако Бойке пришел к мысли, что изготовка генома дрожжей возможно топовым методом осознать организм. Заменяя каждую часть, вы сумеете познать, какие гены нужны, а уж без каких организм сумеет жить. Некие пенисы команды именуют эту идею «построить, дабы понять».

    «Это вконец альтернативный метод осознать, как только устроены живы существа», разговаривает Лесли Митчелл, заслуженный работник лаборатории NYU и один из основных разрабов синтетических дрожжей. «Мы узнаем, какие пробелы в наших познаниях есть, применяя подход «снизу вверх» в генетике».

    Джоэл Бейдер, информатик из Вуза Джона Хопкинса, разрабатывает программное обеспечение, которое дозволяет ученым созидать хромосомы дрожжей на дисплее и выслеживать версии по мере них конфигурации, как будто в био Гугл Docs. В 2008 году, дабы предпринять ДНК, Бойке запустил курс бакалавриата в институте под заглавием «Построй геном» (Build a Genome). Студенты обязаны были учить базисную молекулярную биологию, собирая непрерывную ленту из 10 000 букв ДНК, кои обязаны были отправиться в проект по созданию синтетических дрожжей. Едва потом несколько университетов из Китая присоединились к проекту, а уж за ними подтянулись лондонцы, австралийцы и жители страны восходящего солнца.

    «Мы раздаем хромосомы отдельным командам, как будто главы книжек, а уж они вольны предпринимать, что с ними выполнять, однако эдак, дабы это же на 100% соответствовало нашим задачам», разговаривает Патрик Кай, синтетический биолог из Вуза Манчестера, интернациональный координатор проекта с дрожжами.

    Последующие шаги

    Бойке и его команде потребовалось восемь лет, дабы они в конце концов сумели предположить собственную первую целиком искусственную хромосому дрожжей. С того времени проект ускорился. В марте минувшего года гораздо пять синтетических хромосом дрожжей были описаны в сборнике статей в Science, и Бойке заявил, что все 16 хромосом в текущее время уже готовы на 80 процентов. Эти усилия дозволили собрать максимальное количество генетического материала, когда-либо синтезированного, а уж потом объединенного.

    Посодействовало и то, что геном дрожжей оказался очень устойчивым к видениям и изменениям команды. «Вероятно, наибольшим прорывом будет то, что можно истязать геном как только угодно, а уж дрожжи будут ординарно смеяться», разговаривает Бойке.

    Бойке и его коллеги не попросту поменяли естественный геном дрожжей синтетическим. «Просто предпринять копию существовало бы глупо», разговаривает Черч. В ДНК сего организма они а также расположили молекулярные пробелы, как будто невидимые бреши в железных кольцах волшебника. Это же дозволило им же размешивать хромосомы дрожжей «словно колоду карт», как только разговаривает Кай. Эта система ныне знаменита как только SCRaMbLE (synthetic chromosome recombination and modification by LoxP-mediated evolution).

    Результатом является скоростная эволюция, осуществляемая силами человека: миллионы новеньких штаммов дрожжей с разнообразными качествами можно попробовать в лаборатории и определить им же применение в медицине и индустрии. Митчелл предсказывает, что Sc2.0 с течением времени вытеснят все другие дрожжи в научных лабораториях.

    Бесповоротным наследием проекта Бойке возможно решение, какой же геном синтезировать последующим. Группа GP-write вначале подразумевала, что производство синтетического генома человека готов стать «грандиозной задачей». Однако некие биоэтики поставили под колебание и подробно раскритиковали этот замысел. Бойке подчеркивает, что группа «не будет выполнять проект, ориентированный на производство человека с синтетическим геномом». Другими словами никаких дизайнерских граждан.

    Однако ежели откинуть этические суждения, синтез тотального людского генома, который в 250 раз все больше генома дрожжей, нецелесообразен с применением современных способов. А также аналогичные усилия и не приобретают финансирования. Работа Бойке с дрожжами финансировалась Государственным научным фондом и академическими учреждениями, однако превосходная инициатива GP-write и не завлекла изрядной поддержки, за исключением начального пожертвования в размере 250 000 баксов от компьютерной предприятия Autodesk. Сравните это же с Human Genome Project, который получил наиболее 3 млрд баксов США в качестве финансирования.

    «Это революция, которую мы и не желаем проспать», разговаривает Черч. «Если федеральное государство и все 50 штатов и не захочут сего выполнять, мы пожнем то, что сеем. Мы останемся позади».

    Меж тем самым, работа длится, основание за основанием. Посреди обложек журналов и групповых фото Бойке хранит цитату на дверях собственного офиса, которую приписывают генетику Феодосию Добжанскому: «Ничто в биологии и не имеет смысла, за исключением как только в свете эволюции». Каким бы потрясающим и не предстал проект Sc2.0 – даже ежели привел бы к синтезу генома грызуны либо созданию свиней для трансплантации органов людям – конкретно люди будут направлять эту эволюцию в надобное русло. Sc2.0 готов стать вторым важнейшим достижением, к которому привели дрожжи. Опосля пива.