Max Home IndustryВсе организмы на нашей планете хранят молекулярную схему жизни в коде ДНК в своем геноме. Цифровая революция в биологии, движимая секвенированием ДНК, позволяет нам читать геномы мириад микробов и многоклеточных организмов, населяющих наш мир. Сегодня последовательности ДНК более 200 000 микробных геномов хранятся в цифровых базах данных геномов и экспоненциально расширили наше понимание того, как ДНК программирует живые системы. Используя эту невероятную сокровищницу молекулярных строительных блоков, биоинженеры учатся читать (упорядочивать) и записывать (с помощью химического синтеза) длинные молекулы ДНК и разводить полезные микробы с помощью компьютеров.
В своем исследовании Бит Кристен, профессор экспериментальной системной биологии и исследователи из Christen Lab, ETH Zurich в Цюрихе, Швейцария, используют алгоритм цифрового дизайна генома в сочетании с крупномасштабным химическим синтезом ДНК для физического создания искусственных геномов и понимания код жизни на молекулярном уровне. В лаборатории также используются системные и синтетические биологические подходы для определения основных генов у разных видов, которые служат генетическими частями для построения микробных геномов для применения в устойчивой химии, медицине и сельском хозяйстве.
Исследовательская группа физически произвела Caulobacter ethensis-2.0, первый в мире геном, полностью созданный компьютером. Используя природную пресноводную бактерию в качестве отправной точки, исследователи вычислили идеальную последовательность ДНК для химического производства и создания минимизированного генома, состоящего исключительно из основных функций. В процессе проектирования более одной шестой из всех 800 000 букв ДНК в искусственном геноме были заменены, и весь геном был создан в виде большой кольцевой молекулы ДНК. Хотя живая клетка еще не существует, функции генов были проверены на всем дизайне генома. В ходе этих экспериментов исследователи обнаружили, что примерно 580 из 680 искусственных генов функционируют, что демонстрирует перспективность подхода к созданию дизайнерских геномов.
Во время сессии AAAS 2020 «Синтетическая биология: цифровой дизайн живых систем» (14 февраля 2020 г., 15:30 по тихоокеанскому стандартному времени) Кристен обсудит возможные будущие применения синтетических геномов в промышленных целях и для улучшения здоровья. Он также расскажет о необходимости глубокого обсуждения в обществе проблем и целей, для которых эта технология может использоваться, и, в то же время, о том, как можно предотвратить потенциальные злоупотребления.
К профессору Кристен присоединится профессор Дэвид Бейкер из Вашингтонского университета, который расскажет о Designer Proteins, и Джойс Тейт из Эдинбургского университета, Эдинбург, Шотландия, которая расскажет о регулировании рисков, неопределенности и этике.