211service.com
Hva er fremtiden for syntetisk biologi?
I juli i fjor skapte forskere den første syntetiske cellen, en organisme som kontrolleres av et kjemisk syntetisert genom redigert på en datamaskin og sydd sammen i laboratoriet. Ett år senere, biologer ved Femte årlige syntetisk biologi konferansen ved Stanford University sliter fortsatt med å ta neste skritt på feltet. Å holde dem tilbake er selve biologiens luner, og utgiftene og tiden som trengs for å komme fra idé til konstruert organisme.
Mens etableringen av den syntetiske cellen, ved J. Craig Venter Institute, antyder en fremtid der syntetiske biologer kan redesigne levende celler for å utføre de oppgavene de drømmer om, er målet fortsatt fjernt. Mest forskning har fokusert på å lokke mikrober til å utføre oppgaver som ligner på det de allerede gjør, for eksempel å transformere sukker til drivstoff ved hjelp av prosesser og materialer som ligner de de bruker i naturen.
Syntetisk biologi streber etter å gjøre molekylærbiologi mer som ingeniørkunst - med forutsigbare materialer og deler som kan settes sammen på forutsigbare måter. Som den syntetiske cellen viser, har forskerne nå verktøyene til å redigere en eksisterende genetisk sekvens på en datamaskin, bruke DNA-syntesemaskiner for å lage den i fragmenter, og sy disse sammen i laboratoriet. (Denne ruten er bare en av mange som syntetiske biologer tar.) Men det er fortsatt vanskelig å forutsi hva celler vil gjøre etter at de er endret. Forskere blir ofte hindret av cellenes naturlige drift til å vokse og leve som de vil, som i mange tilfeller må overvinnes for å få dem til å gjøre noe nyttig på en effektiv måte.
En av de største hindringene ligger i å lage og sette sammen utgangsmaterialer: modulære biter av DNA som koder for en bestemt funksjon og syntetiseres i laboratoriet. Å lage dette DNA er tidkrevende og dyrt. Som ethvert kommersielt produkt må det designes, bygges og testes. Selv å gjøre relativt små endringer kan ta mye arbeid, lang tid og mye penger.
Noen sekvenser tar to måneder å syntetisere, mens andre ikke kan lages i det hele tatt, av grunner som ennå ikke er forstått, sa Reshma Shetty , medgründer av Ginkgo Bioworks , en oppstart som setter sammen DNA-deler. Shetty sa at selskapet bruker programvarebasert automatisering for å designe byggeklosser og andre deler, og for å kontrollere væskehåndteringsroboter som blander dem sammen fra biter av DNA bestilt fra andre selskaper som spesialiserer seg på DNA-syntese. Det er dette siste trinnet som for øyeblikket er en stor flaskehals. Selskapet har sporet hvor lang tid sekvensene tar å lage og hvilke kilder som gjør det raskest.
Utgiftene og tiden involvert i å skape nye organismer begrenser kreativiteten, sa Pamela Silver , professor i systembiologi ved Harvard University. Hver gang syntetiske biologer prøver ut et nytt design, må de betale for å få DNA syntetisert, vente på at det kommer tilbake, få det inn i cellene og teste det. Alt dette, sier Silver, betyr at syntetiske biologer er forståelig nok motvillige til å mislykkes og lære av sine feil.
Jeg tror fortsatt på drømmen om at noen av dere til slutt vil kunne sitte ved en datamaskin, designe et eksperiment og få DNA neste dag, fortalte hun publikum. For at syntetisk biologi skal holde løftet, må DNA-syntese være billig, rask, forutsigbar og nøyaktig – og åpen for alle, inkludert forskere hvis laboratorier ikke har mye utstyr eller finansiering.
Heldigvis synker kostnadene for DNA-synteseteknologi, omtrent som for DNA-sekvenseringsteknologi, raskt. George kirke , direktør for Center for Computational Genomics ved Harvard, bemerket i sitt foredrag at kostnadene for både DNA-syntese og sekvenseringsteknologier har sunket med en forbløffende hastighet - i det siste med en faktor på 10 hvert år.