Биоинженеры создают организмы без биологических родителей

Биоинженеры находятся на пороге создания искусственных организмов, которые откроют новые возможности в медицине и промышленности. Рассматриваются их риски и преимущества.

Каждое живое существо на Земле имеет родителей, бабушек и дедушек и так далее — непрерывную линию предков вплоть до первых организмов, живших миллиарды лет назад. Вскоре появятся формы жизни, не имеющие такой прямой родословной. Первыми из них станут бактерии. Биоинженеры будут использовать компьютеры для разработки таких бактерий, специально адаптированных для применения в медицине, промышленности или сельском хозяйстве. С помощью ДНК-синтезаторов они будут создавать их геномы с нуля, чтобы производить искусственные формы жизни.

Речь не об организмах, в которых изменены лишь отдельные гены — эта техника применяется в биотехнологии и селекции десятилетиями, а современные генетические ножницы CRISPR сделали её очень простой. Речь об организмах, для которых биоинженеры буквально разработали геном с чистого листа, чтобы синтезировать его в лаборатории.

Технологические достижения

С одной стороны, мы можем опираться на достижения нескольких десятилетий исследований в области молекулярной и системной биологии. Сегодня мы понимаем «чертежи жизни» в значительной степени детально. Цифровые базы данных хранят более 200 000 последовательностей геномов широкого спектра организмов, предоставляя доступ к множеству молекулярных строительных планов.

Кроме того, благодаря компьютерным алгоритмам сегодня стало возможным упрощать геномы, чтобы их было легче производить. Методы синтеза ДНК также стали намного эффективнее. Биоинженеры теперь могут быстро и точно «печатать» молекулы ДНК непосредственно на кремниевом чипе.

Эти достижения скоро позволят биоинженерам спроектировать геном на чертёжной доске, имплантировать его в клеточные оболочки и таким образом создавать микроорганизмы для новых полезных применений.

Широкие области применения

Такие организмы открывают множество возможностей, особенно в медицине и биотехнологическом производстве терапевтических средств.

• Производство вакцин: Искусственные бактерии можно использовать как новый вид вакцины. Можно создать безвредные для человека бактерии, несущие на своей поверхности фрагменты патогенов. Они могут научить иммунную систему эффективно распознавать патогены и защищаться от них. Этот подход значительно быстрее и дешевле, чем традиционное дорогостоящее производство белковых вакцин.
• Организмы-продуценты: Искусственные бактерии упростят биотехнологическое производство активных ингредиентов и позволят производить более сложные химические вещества. Это может преобразовать традиционные химические процессы, основанные на ископаемом топливе, в устойчивые биотехнологические производства.
• Клеточная диагностика и терапия: Например, бактериальные клетки, которые обнаруживают раковые клетки в организме человека и атакуют их напрямую, производя активные вещества. Искусственные бактерии также могли бы производить важные метаболиты в пищеварительном тракте пациентов для лечения метаболических нарушений.
• Сельское хозяйство: Перспективный подход — разработка искусственных почвенных микробов, которые защищают всходы или производят удобрения для сельскохозяйственных культур непосредственно из азота в воздухе.

Необходимы обсуждение и регулирование

Наряду с большими возможностями, новая технология сопряжена с риском злоупотреблений. Учёные должны осознавать всю степень влияния этой технологии и подходить к ней с предусмотрительностью и ответственностью. Также необходим всесторонний диалог со всеми заинтересованными сторонами. Существующие национальные и международные нормативные акты, касающиеся производства и торговли синтетической ДНК, должны быть расширены.

В конечном итоге, нашей целью должно быть использование искусственных организмов на благо всего общества при минимальном риске злоупотреблений. Учёные, а также лица, принимающие решения, и политики должны обеспечить, чтобы эта технология использовалась и могла использоваться для получения максимально возможной пользы для общества.