Pierwszy biologiczny teleportator znajduje się w laboratorium firmy Synthetic Genomics Inc. (SGI), znajdujący się na parterze budynku w San Diego i wygląda jak duży wózek ze sprzętem.
W rzeczywistości to urządzenie to zbiór małych maszyn i robotów laboratoryjnych - połączone razem tworzą jedno duże urządzenie. Jest w stanie zrobić coś bezprecedensowego, a mianowicie przesyłać cyfrowy kod do drukowania wirusów.
W serii eksperymentów, które w zeszłym roku weszły w ostatnią fazę, naukowcy z SGI wysłali zestawy instrukcji genetycznych z innego miejsca w budynku, aby automatycznie replikować DNA zwykłych wirusów grypy. W ten sam sposób stworzyli działającego bakteriofaga (wirusa infekującego bakterie).
Chociaż nie jest to pierwszy przypadek stworzenia wirusa z części DNA, jest to pierwszy przypadek, gdy wirus został utworzony w trybie automatycznym, bez operacji ręcznych.
Urządzenie, nazwane „konwerterem cyfrowo-biologicznym”, zostało zademonstrowane w maju. Na razie jest to tylko prototyp, ale w przyszłości takie narzędzia mogłyby przekazywać informacje biologiczne z miejsca epidemii bezpośrednio do producentów szczepionek lub „drukować” spersonalizowane leki na żądanie bezpośrednio u pacjenta.
„Od dziesięciu lat marzyliśmy o możliwości faksowania form życia” - mówi Juan Henriquez z Excel Ventus, firmy venture capital, która zainwestowała w SGI. Wyobraża sobie nową rewolucję przemysłową opartą na „cyfrowo-biologicznym konwerterze” tej samej wielkości, co rewolucja wyprodukowana niegdyś przez zbieracza bawełny.
Craig Venter, biolog dysydent, który w 2005 roku założył Synthetic Genomics (choć nie bierze już na co dzień udziału w jej działalności), sugeruje możliwość międzyplanetarnej transmisji form życia.
„Omówił to z Elonem Muskiem” - mówi Dan Gibson, wiceprezes SGI ds. Technologii DNA.
Film promocyjny:
Wirusy grypy
W przeciwieństwie do Craiga Ventera, który słynie z wielkich wypowiedzi i ambitnych planów, Gibson jest znany wśród biologów z udziału w Zgromadzeniu Gibsona - reakcji, która łączy małe fragmenty DNA uzyskane w laboratorium w większe geny.
Komercyjna drukarka DNA SGI BioXP 3200 jest sercem konwertera cyfrowo-biologicznego. Kiedy Gibson w biurze wysyła wiadomość do konwertera, rozpoczyna pracę z użyciem wstępnie załadowanych chemikaliów. Taką wiadomość wysyłalibyśmy z dowolnego miejsca.
Pod koniec maja zespół Gibsona ujawnił, w jaki sposób wykorzystali drukarkę do tworzenia DNA, RNA, białek i wirusów „automatycznie z cyfrowo przekazywanych sekwencji DNA bez interwencji człowieka”.
Prace nad konwerterem cyfrowo-biologicznym rozpoczęły się w 2013 r., Kiedy SGI i producent leków Novartis przeprowadzili test, aby sprawdzić, czy dane z epidemii grypy można wykorzystać do szybkiego stworzenia wirusów nasiennych używanych do produkcji szczepionek.
Okazja do weryfikacji nadeszła w marcu tego roku, kiedy Chińczycy ogłosili epidemię wirusa grypy H7N9 i publicznie udostępnili jego sekwencję DNA. (H i N w nazwie typu grypy odnoszą się do hemaglutyniny i neuraminidazy, białek na zewnętrznej powłoce wirusa, które rozpoznaje ludzki układ odpornościowy). „Była Niedziela Wielkanocna”, wspomina Gibson, „kiedy otrzymałem e-mail o panice wirusowej w Chinach. ptasia grypa H7N9. Dzięki temu mogliśmy bardzo szybko uzyskać sekwencję DNA”.
Dwa dni później, bez dostępu do próbek, dysponując jedynie sekwencjami cyfrowymi, firma SGI zsyntetyzowała geny białek H i N. Na drukarce DNA Te nici DNA zostały wysłane do firmy Novartis, gdzie stworzyli szczep wirusa zawierający nowe informacje genetyczne do produkcji szczepionki. To wtedy idea konwertera cyfrowo-biologicznego stała się rzeczywistością, powiedział Gibson. „Powiedziałem, czy możemy to wszystko umieścić w jednym pudełku?” - wspomina.
Gibson ma nadzieję, że dzięki urządzeniu zbuduje lukratywny biznes. „Wyobraź sobie”, mówi, „że Centrum Kontroli i Zapobiegania Chorobom Zakaźnym w Atlancie odszyfrowuje informacje genetyczne dla przeciwciała przeciwko chorobie takiej jak Ebola, która zagraża epidemii. Ten kod można wysłać do przetwórców na całym świecie i można rozpocząć produkcję antidotum. Wierzę, że będzie to możliwe w najbliższej przyszłości”.
Problemy z błędami
Uderzająca jak umiejętność programowania życia i rozpowszechniania go na odległość, użyteczność teleportacji biologicznej pozostaje przedmiotem dyskusji. Zebranie niewielkich zapasów wirusa nasiennego jest ważne, ale to tylko jeden krok w kierunku wyprodukowania szczepionki w namacalnych ilościach dla całego kraju. Atenuowane wirusy znalezione w szczepionkach przeciw grypie muszą rosnąć w bilionach w kurzych jajach, co jest starannie zaplanowanym procesem, który trwa sześć miesięcy.
„Nici DNA produkowane przez konwerter SGI są nadal podatne na błędy lub przypadkowe mutacje. Mutacje te będą niedopuszczalnie wysokie … do produkcji szczepionek lub leków”- pisze David Evans, wirusolog z University of Alberta.
A jednak, według Evansa, „Chociaż na każdym kroku jest niewiele nowości, kroki połączone w celu wytworzenia funkcjonalnego DNA są imponujące… Rozwiąż problem z błędem i masz urządzenie, którego wszyscy chcą”.
Gibson mówi, że szuka rozwiązania problemu błędu, a także próbuje zmniejszyć konwerter do akceptowalnego rozmiaru. Teraz urządzenie zajmuje objętość samochodu Fiata 500.
Panspermia
SGI jeszcze nie „wydrukowało życia” - większość biologów nie uważa wirusów za żywe. Ale firma może do tego podejść. W 2016 roku firma SGI ogłosiła stworzenie „komórki minimalnej”, bakterii z najmniejszym genomem, która mogłaby służyć jako kaseta do nagrywania nowych instrukcji genetycznych. Ponieważ „komórka minimalna jest najprostszą formą życia”, Gibson powiedział, że logiczne byłoby próbowanie jej wydrukowania.
Niektórzy zwolennicy SGI, w tym Craig Venter, wyjaśniają, że ostatecznym etapem tworzenia DNA drukarki będzie transfer form życia między planetami. W proponowanym scenariuszu maszyna - twórca nici DNA z fragmentów - mogłaby zostać wysłana na Marsa w celu uzyskania kodu genetycznego dowolnej żywej - lub bliskiej im - form.
Dane te mogłyby następnie zostać przesłane do konwertera na Ziemi, który zrekonstruowałby obcą formę życia, prawdopodobnie w laboratorium o wysokim poziomie bezpieczeństwa. Grupa pracowników SGI przez krótki czas współpracowała z naukowcami z NASA na pustyni Mojave w 2013 roku, testując różne aspekty teorii. „Załadowaliśmy do autobusu wszystko, czego potrzebowaliśmy, wyizolowaliśmy niektóre próbki i zsekwencjonowaliśmy je” - powiedział Gibson.
Wysyłanie informacji o życiu w kosmos może być jeszcze bardziej interesujące. Jedna z teorii pochodzenia życia na Ziemi, znanej jako panspermia, głosiła, że życie zostało wprowadzone przez meteoryt lub kometę. Wysyłanie biologicznych konwerterów w kosmos byłoby swego rodzaju „odpłatą” ludzkości, mówi Juan Enriquez, poprzez dalsze szerzenie życia.
„Chcę zrobić coś poza tym światem - wysłać coś takiego na Marsa i wydrukować paliwo, wydrukować część atmosfery lub składniki odżywcze” - mówi.
Rodzi to pytanie, którą formę życia lub jaką sekwencję genetyczną wysłać jako pierwszą. Craig Venter potajemnie użył własnego DNA do pierwszej sekwencji ludzkiego genomu, opublikowanej w 2003 roku.
Na pytanie, czy Venter zamierza odtworzyć swój genom na innej planecie, Gibson i Enriquez odpowiedzieli to samo: „Bez komentarza”.
Vadim Tarabarko