211service.com
Hvad er fremtiden for syntetisk biologi?
Sidste juli skabte forskere den første syntetiske celle, en organisme, der styres af et kemisk syntetiseret genom, redigeret på en computer og sat sammen i laboratoriet. Et år senere, biologer ved Femte årlige syntetisk biologi konferencen på Stanford University kæmper stadig for at tage det næste skridt på området. At holde dem tilbage er selve biologiens luner og den udgift og tid, der skal til for at komme fra idé til konstrueret organisme.
Mens skabelsen af den syntetiske celle på J. Craig Venter Institute antyder en fremtid, hvor syntetiske biologer kan redesigne levende celler til at udføre de opgaver, de drømmer om, er det mål stadig fjernt. Mest forskning har fokuseret på at lokke mikrober til at udføre opgaver, der ligner det, de allerede gør, såsom at omdanne sukker til brændstoffer ved hjælp af processer og materialer, der ligner dem, de bruger i naturen.
Syntetisk biologi stræber efter at gøre molekylærbiologi mere som ingeniørkunst - med forudsigelige materialer og dele, der kan sættes sammen på forudsigelige måder. Som den syntetiske celle viser, har forskerne nu værktøjerne til at redigere en eksisterende genetisk sekvens på en computer, bruge DNA-syntesemaskiner til at skabe den i fragmenter og sy dem sammen i laboratoriet. (Denne rute er blot en af mange, som syntetiske biologer tager.) Men det er stadig svært at forudsige, hvad celler vil gøre, efter at de er blevet ændret. Forskere er ofte hæmmet af cellernes naturlige drift til at vokse og leve, som de vil, hvilket i mange tilfælde skal overvindes for at få dem til at gøre noget nyttigt på en effektiv måde.
En af de største forhindringer ligger i skabelsen og samlingen af udgangsmaterialer: modulære bits af DNA, der koder for en bestemt funktion og syntetiseres i laboratoriet. At skabe dette DNA er tidskrævende og dyrt. Som ethvert kommercielt produkt skal det designes, bygges og testes. Selv at lave relativt små ændringer kan tage meget arbejde, lang tid og mange penge.
Nogle sekvenser tager to måneder at syntetisere, mens andre slet ikke kan laves af grunde, der endnu ikke er forstået, sagde Reshma Shetty , medstifter af Ginkgo Bioworks , en startup, der samler DNA-dele. Shetty sagde, at virksomheden bruger software-baseret automatisering til at designe byggeklodser og andre dele og til at kontrollere væskehåndteringsrobotter, der blander dem sammen fra stykker af DNA bestilt fra andre virksomheder, der specialiserer sig i DNA-syntese. Det er dette sidste skridt, der i øjeblikket er en stor flaskehals. Virksomheden har sporet, hvor lang tid sekvenserne tager at lave, og hvilke kilder der gør det hurtigst.
Udgifterne og tiden involveret i at skabe nye organismer begrænser kreativiteten, sagde Pamela Sølv , professor i systembiologi ved Harvard University. Hver gang syntetiske biologer afprøver et nyt design, skal de betale for at få DNA'et syntetiseret, vente på, at det kommer tilbage, få det ind i cellerne og teste det. Alt dette, siger Silver, betyder, at syntetiske biologer forståeligt nok er tilbageholdende med at fejle og lære af deres fiaskoer.
Jeg tror stadig på drømmen om, at nogle af jer i sidste ende vil være i stand til at sidde ved en computer, designe et eksperiment og få DNA'et næste dag, sagde hun til mængden. For at syntetisk biologi skal leve op til sit løfte, skal DNA-syntese være billig, hurtig, forudsigelig og nøjagtig - og åben for alle, inklusive forskere, hvis laboratorier ikke har meget udstyr eller finansiering.
Heldigvis falder omkostningerne ved DNA-synteseteknologi, ligesom ved DNA-sekventeringsteknologi, hurtigt. George Kirke , direktør for Center for Computational Genomics ved Harvard, bemærkede i sit foredrag, at omkostningerne til både DNA-syntese og sekventeringsteknologier er faldet med en forbløffende hastighed - på det seneste med en faktor 10 hvert år.