Инженеры искусственной жизни
Скоро ли биоинженеры будут проектировать живые клетки с заданными свойствами на компьютере и собирать их в лаборатории? Или, говоря иначе: взломали ли мы код жизни и скоро ли будем перепрограммировать его в соответствии с нашими представлениями?
Seeker/DNews - это канал на YouTube с видеороликами на научные темы. Он является частью американской глобальной медиа- и развлекательной компании Discovery Communications, которая была основана в США в 1985 году каналом Discovery.
Синтетическая жизнь - звучит как научная фантастика. На самом деле биологи добились большого прогресса на этом пути. Известный и противоречивый биохимик Крейг Вентер уже собрал полный геном вируса в 2003 году. В 2010 году его команда синтезировала геном бактерии Mycoplasma mycoides и успешно внедрила его в клетку аналогичной бактерии, из которой они ранее взяли ее ДНК. Затем, после нескольких лет работы, группа удалила все несущественные гены и в 2016 году создала искусственную бактерию Mycoplasma mycoides JCVI-syn3.0, содержащую всего 473 гена. Это абсолютно базовое оборудование, сказал Вентер. Конфигурацию он определил экспериментально. Однако функция 149 генов была неизвестна. Единственное, в чем можно было быть уверенным, так это в том, что искусственная бактерия погибнет, если один из генов будет удален или отключен. Так что искусственная жизнь уже существует, и поэтому видео на YouTube-канале «Искатель» не спрашивает, когда искусственная жизнь станет возможной, а когда мы сможем использовать ее для себя.
Искатель взял интервью у трех ученых, которые в настоящее время находятся на передовой. Предприимчивый микробиолог и предприниматель Эндрю Хессел является одним из основателей компании Humane Genomics, целью которой является разработка персонализированных методов лечения рака на основе вирусов. На данный момент компания все еще проводит эксперименты с собаками, использование на людях еще впереди. Однако она уже хочет продемонстрировать, что компьютерный дизайн может привести к живому вирусу, который преимущественно атакует определенные раковые клетки. Процесс должен работать быстро и недорого - если в какой-то момент он действительно станет востребованным. «Жизнь - это технология, которую мы не создавали», - объясняет Хессель в видео. Микробиолог также является соучредителем и председателем международной инициативы «Genome Project-write», целью которой является воссоздание всего или части генома человека в лаборатории. В официальном документе 2016 года группа указывает 10-летний срок для достижения цели. При этом затраты на синтез ДНК должны снизиться в 1000 раз в ходе реализации проекта. Однако биохимик Том Эллис из Имперского колледжа Лондона не верит, что успех будет столь быстрым. В графике, который он опубликовал в апреле 2019 года, он оценивает успешный синтез генома человека примерно в 2040 году.
Пол Фримонт, второй эксперт, возглавляет кафедру структурной биологии и синтетической биологии Имперского колледжа Лондона и является соучредителем Центра синтетической биологии Имперского колледжа. В видео он говорит, что через 10-15 лет мы сможем создать совершенно новые виды микробов. Третьего эксперта зовут Джордж Черч, он работает в Массачусетском технологическом институте и Гарвардском университете. Статья в «Шпигеле» в 2018 году провозгласила его «возможно, самым оригинальным» генетическим исследователем в мире. Его областью специализации является «разработка прорывных технологий», со всей скромностью пояснил он редакторам «Шпигеля». А в видео мужчина с длинной седой бородой предсказывает, что «через два-шесть лет» можно будет создать млекопитающих или людей, устойчивых ко многим вирусам.
Отвечая на первоначальный вопрос о том, насколько мы далеки от использования искусственной жизни, эксперты в основном соглашаются: мы уже начали и во многом извлечем из этого пользу в течение следующих нескольких лет. Новые лекарства от рака, специально созданные микробы для устранения ущерба окружающей среде, специально созданные органы для трансплантации или даже замедление старения - только воображение является пределом возможных применений. Однако до сих пор исследователи не зашли так далеко. Даже для простейшей бактерии с наименьшим возможным набором инструкций ДНК мы не знаем, что делают 40 процентов этих инструкций.
Ведущая Оливия Павко Джачча ведет аудиторию через своего рода биосинтетическую страну чудес с захватывающей дух бодростью. Вряд ли найдется время для более подробных вопросов или обсуждения возможных опасностей. Однако быстрый прогресс в методах и продуктах синтетической биологии таит в себе значительные риски. Например, в ноябре 2018 года китайский ученый Хэ Цзянькуй объявил, что он модифицировал человеческие эмбрионы, чтобы сделать их устойчивыми к ВИЧ. Эмбрионы теперь доношены и родились. Здоровых девочек-двойняшек он назвал Лулу и Нана, хотя и не назвал их настоящих имен. Он подвергся резкой критике на международном уровне за этот набег на этически сомнительные области, и правительство Китая наложило запрет на исследования. Тем временем российский биолог Денис Рубриков объявил, что он усовершенствовал метод и что он также намерен его использовать - правда, только после того, как власти дали прямое согласие. Эпоха манипулирования геномом человека уже началась.
Не только исследователи хотят извлечь выгоду из новых возможностей: различные коммерческие компании и стартапы соревнуются за контроль над методами синтетической биологии, чтобы они могли надежно производить и поставлять индивидуальные продукты. Конечно, несмотря на жесткую конкуренцию, им приходится следить за тем, чтобы опасные организмы не ускользнули из их лабораторий. В отличие от химических токсинов, в худшем случае они не только загрязняют ограниченную территорию, но и активно распространяются, и их может быть трудно поймать повторно. Быстрорастущий рынок самодельной биологии действительно пугает. В принципе, генная инженерия больше не требует дорогостоящего оборудования, и даже домашняя лаборатория может экспериментировать с генетически модифицированными бактериями и вирусами без какого-либо контроля. Все желающие могут заказать соответствующие комплекты в Интернете. Тем не менее немецкое исследовательское сообщество видит в синтетической биологии большие возможности, но мало опасностей. В заявлении от июля 2009 года она не видела необходимости в собственном правовом регулировании. В 2015 году в экспертном отчете нескольких научных комитетов от имени Европейской комиссии существующие методы оценки риска были признаны достаточными. Комитеты рекомендовали усовершенствования, которые должны и впредь учитывать технические и научные достижения.
Видео с канала Seeker дает хорошее введение в тему и показывает трех самых известных исследователей в области синтетической биологии. Вполне понятно, что они подчеркивают преимущества, а не опасности. Редакторы должны были провести более тщательное исследование. Мы сняли шесть печатей, которые держат книгу законов жизни закрытой. Когда седьмая печать также сломана, мы получаем возможность переписать миллиарды лет назад законы биологического воспроизводства и эволюции по нашей воле. Таким образом, мы приближаемся к самосотворенной биологической сингулярности. Никто не может предугадать, что нас ждет по ту сторону.