ГМО

чем проще организм, тем более коротким может быть его геном — нахождение минимального генома является одной из задач биологии. Предполагается, что работы в этом направлении позволят лучше понять суть живого, а простейший искусственный организм представляется удобной площадкой для исследований в области синтетической биологии. Сейчас в этом качестве используются естественные организмы с более длинным геномом, что снижает эффективность и предсказуемость вносимых изменений.

Давно работающей в этом направлении группе ученых под руководством Крейга Вентера (J. Craig Venter) удалось создать синтетический организм с 473 генами, что является хорошим приближением к минимальному геному, длина которого считается примерно равной 250 генам.

микроорганизм, получивший название Syn3.0, создан не с чистого листа, а путем замены в готовой клетке ее собственного генома искусственно синтезированным. Молекула ДНК Syn3.0 была собрана вручную, по сути, методом проб. Ученые удаляли по очереди части исходной молекулы, оставляя те из них, без которых процесс репликации нарушался или слишком замедлялся.

«Биологический телепорт, способный распространять жизнь по Галактике», — громко разрекламировал в августе 2017 года разработку калифорнийской компании Synthetic Genomics Inc. (SGI) журнал MIT Technology Review. Эта формулировка — безусловный аванс устройству, которое в самой SGI назвали «цифробиологическим» (digital-to-biological) преобразователем.

Основатель SGI — знаменитый американский ученый-генетик Крейг Вентер. Он прославился благодаря работам по расшифровке генома человека, а в 2010-м первым синтезировал искусственную культуру бактерии. Тогда «сборка» микроорганизма происходила «вручную», то есть сотрудники лаборатории Вентера объединяли в цепочки элементы молекулы ДНК (нуклеотиды) и лишь частично привлекали к синтезу бактерии — пивные дрожжи.

После семи лет трудов Вентер, его соратник и президент SGI Дэниэл Гибсон с сотрудниками совершили новый прорыв в синтезировании искусственной жизни. Они изобрели так называемый биопринтер BioXP3200. Устройство берет на себя все функции, которые раньше выполняли в лабораторных условиях ученые, то есть само выстраивает правильные цепочки нуклеотидов. В принтер лишь загружается цифровая инструкция и «чернила» — химические растворы элементов ДНК. А далее по этой инструкции аппарат «оживляет» элементы, создавая из них молекулу.

«Цифробиологический» преобразователь — следующая ступень эволюции изобретений SGI. Принцип работы устройства ученые описали в майском номере журнала Nature Biotechnology. Оно представляет собой комплекс лабораторных роботов и приборов, соединенных в единую сеть. Ключевой элемент — BioXP3200. Цифровые инструкции для печати молекул в преобразователе принтер получает по интернету. То есть теоретически послать набор данных с «кодом» микроорганизма для сборки можно из любой точки планеты.

Прототип преобразователя уже прошел тестовое испытание. Когда в марте власти КНР обнародовали данные ДНК вируса бушующего в стране птичьего гриппа, SGI отправила эти данные по сети на преобразователь в соседнем помещении, и тот без доступа к оригинальным образцам генов вируса самостоятельно синтезировал их. Затем на основе работы устройства ученые создали вакцину.