Инженеры разрабатывают инструмент биобезопасности для обнаружения генетически модифицированных организмов в природе

Многоинституциональная исследовательская группа, включающая Эрика Янга из Вустерского политехнического института, разрабатывает инструмент биобезопасности для обнаружения генетически или синтетически модифицированных микроорганизмов в окружающей среде по их уникальным ДНК-сигнатурам.

Зачем это нужно?

Генетическая инженерия и синтетическая биология широко используются для производства фармацевтических препаратов (например, инсулина), сельскохозяйственных культур, пищевых ингредиентов и биотоплива. Несмотря на существующие меры безопасности (например, «аварийные выключатели»), существует потребность в инструментах, способных отличить искусственно созданные организмы от миллионов природных микроорганизмов в пробах почвы или воды. Такие инструменты могли бы:

• Защищать интеллектуальную собственность компаний в случае случайной утечки организма из лаборатории.
• Обнаруживать умышленные выбросы потенциально опасных организмов.

Детали проекта

Проект финансируется программой FELIX (Finding Engineering Linked Indicators) организации IARPA (Управление перспективных исследовательских проектов в области разведки). Основной подрядчик — компания Raytheon. Среди субподрядчиков — Университет Джонса Хопкинса, Принстонский университет, Калифорнийский университет в Сан-Франциско, компания Mission Bio и лаборатория Эрика Янга в WPI (финансирование $377 746).

Как это работает?

Большинство генетически модифицированных организмов имеют в геноме короткие уникальные последовательности ДНК — маркеры, отличающие их от природных «кузенов». Задача — идентифицировать эти сигнатуры.

• Роль лаборатории Янга: Создавать примеры генетически модифицированных организмов (сначала на основе пивных дрожжей) и определять для них набор ключевых сигнатур, на которые будет ориентироваться устройство детекции. Это «экспертные» данные, основанные на знаниях 50-летней истории генной инженерии.
• Сложность: Обнаружение известных организмов из лабораторий — одна задача. Гораздо сложнее искать потенциально опасные организмы неизвестного происхождения. Инструмент должен быть гибким, чтобы обнаруживать как известный набор сигнатур, так и новые, которые могут быть выявлены с помощью машинного обучения (этим занимаются другие участники команды).

Перспективы

Полученные знания будут интегрированы в настольное устройство обнаружения. Ожидается, что рабочее устройство для дрожжей будет готово по завершении программы (18 месяцев с возможным продлением на 24). Решение более сложных задач может занять 5–10 лет. Цель — создать доступный инструмент для контроля за соблюдением биобезопасности от университетов и заводов до энтузиастов «сделай сам».