Робототехническая революция дошла и до синтетической биологии
Компания «Ginkgo Bioworks» сумела разработать те экзотерические формы жизни, которые еще не существовали в природе. Более того, сейчас уже функционирует целый завод по производству данных форм, где их выпускают буквально сотнями. У синтетических биологов новая автоматизированная лаборатория, роботизированная техника. Есть все возможности для достижения масштабных целей. Стоит отметить, что именно эти специалисты на себе протестировать генетически модифицированное пиво – а это тоже неплохое достижение.
Почему именно пиво? Суть даже не в напитке, а в том, что команда наглядно доказала, на что способна синтетическая биология и какие у нее богатые возможности. Генетическая сборка становится все более масштабной и развитой. Не составит труда сначала создать части синтетической ДНК, а позже сразу «отправить» их в организмы. В результате у организма появляются весьма необычные способности. Допустим, есть пивные дрожжи. Они предназначены для приготовления настоящего пива. У них есть гены апельсинового дерева в своем не модифицированном ДНК. Когда настала процедура брожения, данные гены поспособствовали производству валенсена в дрожжах. Это органическое соединение с ароматом цитруса. Другими словами, весьма приятный напиток.
Кстати, данная компания в Бостоне относительно нова. Но уже сумела получить инвестиции на сумму 100 млн. долларов. Такая сумма серьезно повлияет на развитие синтетической биологии. Часть бюджета позволила построить Bioworks2 – огромная современная лаборатория с новейшей роботизированной системой, которая позволяет собирать организмы.
Производство микробов для организации – одна из важных целей. Среди огромного количества микробов нужно выявить те, которые беспрепятственно будут функционировать в роли миниатюрных биологических заводов, выполняющих массу заказов. Никто не отрицают, что куча измененных организмов не принесут никакой пользы. Но чем больше будет проб, ошибок, тем выше шанс суметь найти способ заставить микроба создавать то вещество, которое нужно биологам. То есть, в конечном итоге должно зародиться химическое вещество, которое будет использоваться во многих сферах – начиная от напитков, заканчивая моющими средствами.
Нужно понимать, что основная миссия компании – это работа с микробами. А не заработок на той продукции, которую в результате работы с микробами удастся создать. Креативный директор компании Кристин Агапакис кратко высказался по этому поводу. Он заявил, что его команда не занимается производством каких ты то ни было химических веществ. Прямая цель организации – это исследование организмов и сотрудничество с клиентами, задача которых как раз таки заключается в производстве продукта. Клиенты компании получают официальную лицензию на использование организмов для производства чего-либо.
Создание организма – это крайне кропотливая работа. Генетика изучена далеко не на максимальном и желаемом уровне. Нет такого универсального каталога, в который можно было бы заглянуть и прочитать описание каждого гена. Более того, исследователи понимают, что некоторые гены даже с родным ДНК могут взаимодействовать самым странным образом, а не по какой-то изученной схеме. Допустим, если взять ряд различных генов дрожжевой клетки, никто не может гарантировать определенный результат взаимодействия с родной ДНК.
Поэтому нет ничего удивительного, почему компания сначала занимается проектированием, далее созданием, а уже после испытанием. Это отличная схема в
области создания живых организмов. Патрик Бойд, отвечающий за дизайн организмов, заявил, что без автоматизации новой лаборатории Ginkgo о высоких достижениях даже мечтать бы не могла. Патрик заявил, что будет взято максимальное количество лучших идей, а после отобраны те, которые действительно дают результат.
Разберем практический пример. Компания хочет начать работать в направлении парфюмерии. Есть производитель из Франции, есть дрожжи – они выплевывают розовое масло, так как если извлекать данное вещество из розовых лепестков, нужно быть готовым выделить огромнейший бюджет. В этом и заключается сотрудничество биологов и обычных производителей духов.
Что касаемо проектирования. Сначала происходит изучение научной литературы – это дает возможность получить нужную информацию о генах, из которых некоторые заставят дрожи создавать нужные ферменты. Далее дрожжам дают сахар. В результате работы ферментов должна произойти реакция. Конечный итог – розовое масло. Естественно, ферментов может быть множество – и все они имеют право быть различными. Сам Бойл заявляет, что если количество ферментов достигло сотни, то этого числа хватит для множество интересных исследований.
О строительстве. Компания начинает сотрудничать с производителем синтетических ДНК. Далее готовая партия поступает в Ginkgo, после чего действовать начинают роботы, цель которых – создание организмов с применением фрагментов, отправляемых в клетки дрожжей. Агапакис говорит о том, что во многим роботы схожи с аспирантами в большом количестве. Естественно, роботы действуют более эффективно, в результате чего организация достигает целей максимально оперативно. Сначала роботизированная система обрабатывает жидкости, далее их оперативно перемещают, при этом не забывая применять нужные импульсы звука.
Последний этап работы – испытание. Благодаря роботом компания получила множество вариацией дрожжей. В них содержатся разные гены. Теперь нужно понять, получится ли в итоге розовое масло. В ход пускается машина масс-спектрометрии. Она самостоятельно вскрывает клетки и начинают изучать молекулы, машина проверяет, в каком состоянии дрожжи. Если все в порядке, вовсе не значит, что готовый организм будету страивать клиента. Например, если говорить о розовом масле, сначала специалистам нужно изучить «ароматный профиль» всех дрожжей. Дело в том, что клетка одновременно может давать и полезные ароматные молекулы, и те, которые не нужны клиенту. Будет глупо, если в результате получит крайне приятный хлебный аромат, а клиент просил аромат духов.
Расскажем еще об одном дополнительном этапе работы Ginkgo. Это «масштабирование». Дело в том, что нужная дрожжевая клетка в лабораторных условиях способна функционировать прекрасно, но если она отправится в условия клиента, принцип ее работы может измениться. Поэтому с помощью роботизированной системы и биологических реакторов проводятся дополнительные небольшие исследования, которые дают понять, какие процессы происходят внутри биологических реакторов, наполненных перспективным продуктом, который в плане должен поступить заказчику.
Что если перспективная продукция оказалась не такой уж и перспективной? В таком случае дизайнером организмов приходится вновь работать на чертежной доске, анализировать проведенные эксперименты и искать новые ферменты. Что касаемо дрожжей, пахнущих розами, создать такой продукт компании удавалось.
