Sünteetiline bioloog Tom Knight ütles: "21. sajand saab olema insenerbioloogia sajand." Ta on üks sünteetilise bioloogia rajajatest ja üks viiest Ginkgo Bioworksi asutajast, mis on sünteetilise bioloogia staarettevõte. Ettevõte noteeriti New Yorgi börsil 18. septembril ja selle väärtus ulatus 15 miljardi USA dollarini.
Tom Knighti uurimishuvid on nihkunud arvutiteaduselt bioloogia poole. Alates keskkooliajast kasutas ta suvevaheaega arvutiteaduse ja programmeerimise õppimiseks MIT-s ning seejärel veetis ta MIT-s ka bakalaureuse- ja magistriõppe.
Tom Knight Mõistes, et Moore'i seadus ennustab räni aatomite inimliku manipuleerimise piire, pööras ta tähelepanu elusolenditele. „Me vajame teistsugust viisi aatomite õigesse kohta paigutamiseks... Mis on kõige keerulisem keemia? See on biokeemia. Ma kujutan ette, et saate kasutada biomolekule, näiteks valke, mis suudavad ise kokku panna ja kokku panna vajalikus vahemikus. Kristallisatsioon.“
Bioloogiliste originaalide kujundamisel on inseneriteaduse kvantitatiivse ja kvalitatiivse mõtlemise kasutamine muutunud uueks uurimismeetodiks. Sünteetiline bioloogia on nagu hüpe inimkonna teadmistes. Inseneriteaduse, arvutiteaduse, bioloogia jne interdistsiplinaarse valdkonnana on sünteetilise bioloogia algusaastaks seatud 2000. aasta.
Kahes sel aastal avaldatud uuringus on bioloogidele mõeldud vooluringide disaini idee saavutanud geeniekspressiooni kontrolli.
Bostoni Ülikooli teadlased konstrueerisid E. colis geeni lüliti. See mudel kasutab ainult kahte geenimoodulit. Väliste stiimulite reguleerimise abil saab geeniekspressiooni sisse või välja lülitada.
Samal aastal kasutasid Princetoni ülikooli teadlased kolme geenimoodulit, et saavutada vooluahela signaalis "võnkumise" režiimi väljund, kasutades nendevahelist vastastikust pärssimist ja pärssimise vabanemist.
Geeni lüliti skeem
Rakkude töötuba
Koosolekul kuulsin inimesi rääkimas "kunstlihast".
Arvutikonverentsi mudelit järgides toimub vaba suhtluse eesmärgil "mittekonverentsne iseorganiseeruv konverents", kus mõned inimesed joovad õlut ja vestlevad: Milliseid edukaid tooteid on "sünteetilises bioloogias"? Keegi mainis võimatu toidu all "kunstliha".
Impossible Food pole end kunagi "sünteetilise bioloogia" ettevõtteks nimetanud, kuid peamine müügiargument, mis eristab seda teistest kunstlikest lihatoodetest – hemoglobiin, mis annab taimetoitlastele ainulaadse "liha" lõhna – pärineb just sellelt ettevõttelt umbes 20 aasta tagant. See kuulub tärkavate distsipliinide hulka.
Kasutatav tehnoloogia seisneb lihtsa geenitöötluse kasutamises, et võimaldada pärmil toota "hemoglobiini". Sünteetilise bioloogia terminoloogia rakendamisel saab pärmist "rakuvabrik", mis toodab aineid vastavalt inimeste soovidele.
Mis teeb liha nii erkpunaseks ja millel on maitstes eriline aroom? Võimatuks toiduks peetakse liha rikkalikku "hemoglobiini". Hemoglobiini leidub erinevates toitudes, kuid selle sisaldus on eriti kõrge loomalihastes.
Seetõttu valis ettevõtte asutaja ja biokeemik Patrick O. Brown hemoglobiini loomaliha simuleerimise „võtmemaitseaineks“. Seda „maitseainet“ taimedest eraldades valis Brown sojaoad, mille juured on hemoglobiinirikkad.
Traditsiooniline tootmismeetod nõuab "hemoglobiini" otsest ekstraheerimist sojaubade juurtest. Ühe kilogrammi "hemoglobiini" saamiseks on vaja 6 aakrit sojaubasid. Taimede ekstraheerimine on kulukas ja Impossible Food on välja töötanud uue meetodi: implanteeritakse pärmi geen, mis suudab hemoglobiini kompileerida, ja pärmi kasvades ja paljunedes kasvab ka hemoglobiin. Analoogia abil on see nagu lasta hanel mikroorganismide tasandil muneda.
Taimedest ekstraheeritud heemi kasutatakse "kunstlihast" burgerites.
Uued tehnoloogiad suurendavad tootmise efektiivsust, vähendades samal ajal istutamisel tarbitavaid loodusvarasid. Kuna peamised tootmismaterjalid on pärm, suhkur ja mineraalid, ei teki palju keemilisi jäätmeid. Mõeldes sellele, on see tõesti tehnoloogia, mis "teeb tuleviku paremaks".
Kui inimesed sellest tehnoloogiast räägivad, tunnen, et see on lihtsalt lihtne tehnoloogia. Nende silmis on liiga palju materjale, mida saab sel viisil geneetiliselt kujundada. Lagunevad plastid, vürtsid, uued ravimid ja vaktsiinid, pestitsiidid teatud haiguste vastu ja isegi süsinikdioksiidi kasutamine tärklise sünteesimiseks... Mul hakkasid tekkima konkreetsed kujutlused biotehnoloogia pakutavate võimaluste kohta.
Geenide lugemine, kirjutamine ja muutmine
DNA kannab endas kogu eluinfot allikast ja on ka tuhandete elu tunnuste allikas.
Tänapäeval suudavad inimesed DNA järjestust hõlpsalt lugeda ja vastavalt disainile sünteesida. Konverentsil kuulsin inimesi rääkimas CRISPR-tehnoloogiast, mis võitis 2020. aastal mitu korda Nobeli keemiaauhinna. See tehnoloogia, mida nimetatakse "Geneetiliseks Maagiliseks Kääriks", suudab DNA-d täpselt leida ja lõigata, teostades seeläbi geenide redigeerimist.
Selle geenitöötlustehnoloogia põhjal on tekkinud palju idufirmasid. Mõned kasutavad seda keeruliste haiguste, näiteks vähi ja geneetiliste haiguste geeniteraapia lahendamiseks ning mõned kasutavad seda inimeste siirdamiseks mõeldud elundite kasvatamiseks ja haiguste avastamiseks.
Geenitöötlustehnoloogia on jõudnud kommertsrakendustesse nii kiiresti, et inimesed näevad biotehnoloogia suuri väljavaateid. Biotehnoloogia enda arenguloogika seisukohast on pärast geneetiliste järjestuste lugemise, sünteesimise ja redigeerimise küpsemist järgmine etapp loomulikult geneetiliselt tasemelt disainimine, et toota materjale, mis vastavad inimeste vajadustele. Sünteetilise bioloogia tehnoloogiat võib mõista ka kui geenitehnoloogia arengu järgmist etappi.
Kaks teadlast, Emmanuelle Charpentier ja Jennifer A. Doudna, võitsid CRISPR-tehnoloogia eest 2020. aasta Nobeli keemiaauhinna.
„Paljud inimesed on olnud sünteetilise bioloogia definitsioonist kinnisideeks... Selline kokkupõrge on toimunud inseneriteaduse ja bioloogia vahel. Ma arvan, et kõike, mis sellest tuleneb, on hakatud nimetama sünteetiliseks bioloogiaks,“ ütles Tom Knight.
Ajavahemikku pikendades on inimesed põllumajandusühiskonna algusest peale pikkade ristamiste ja selektsioonide abil soovitud loomade ja taimede tunnuseid välja valinud ja säilitanud. Sünteetiline bioloogia algab otse geneetiliselt tasandilt, et genereerida inimeste soovitud tunnuseid. Praegu on teadlased kasutanud CRISPR-tehnoloogiat riisi laboris kasvatamiseks.
Konverentsi üks korraldajatest, Qiji asutaja Lu Qi ütles avavideos, et biotehnoloogia võib tuua maailma ulatuslikke muutusi, täpselt nagu varasem internetitehnoloogia. See näib kinnitavat, et kõik internetivaldkonna tegevjuhid väljendasid tagasiastumisel huvi bioteaduste vastu.
Internetihiiglased pööravad kõik tähelepanu. Kas eluteaduste äritrend on lõpuks saabumas?
Tom Knight (esimene vasakult) ja neli teist Ginkgo Bioworksi asutajat | Ginkgo Bioworks
Lõuna ajal kuulsin uudist: Unilever teatas 2. septembril, et investeerib 2030. aastaks miljard eurot fossiilkütuste järkjärguliseks kaotamiseks puhaste toodete tooraines.
10 aasta jooksul hakkavad Procter & Gamble'i toodetavad pesupulbrid, pesuvahendid ja seebid järk-järgult kasutama taimseid tooraineid või süsiniku kogumise tehnoloogiat. Ettevõte eraldas veel miljard eurot fondi loomiseks, et rahastada biotehnoloogia, süsinikdioksiidi ja muude süsinikuheite vähendamise tehnoloogiate uuringuid.
Inimesed, kes mulle seda uudist rääkisid, nagu minagi, kes seda kuulsin, olid alla kümne aasta pikkuse ajapiirangu üle veidi üllatunud: kas tehnoloogiaalane uurimis- ja arendustegevus masstootmiseni jõuab nii kiiresti täielikult ellu?
Aga ma loodan, et see saab teoks.
Postituse aeg: 31. detsember 2021