В то время, когда наши олигархи в 90-е растаскивали страну по карманам, наука в других странах активно развивалась. Были созданы не только инструменты и методы, но и новые дисциплины. Например, работы с геномом вируса, бактерии и клетки организма сегодня превратились в синтетическую биологию. Насколько такие работы продвинулись? До какого состояния дошло наше отставание на этом фронте? Может все-таки не навсегда? Ведь смогли наши ученые создать вакцину от эболы.Далее подробнее об исследованиях, результаты которых поражают.
От вакцины против гриппа до методов, годящихся для экспедиции на Марс, ученые инженерно-биологических систем участвуют для удовлетворения медицинских потребностей 21-го века.
В марте 2013 года Китай объявил о том, что два человека умерли от инфекции птичьего гриппа. Этого конкретного штамма гриппа, известного как h7n9, ранее не было замечено у людей или животных, и не было вакцины. В последствии, когда вспышка распространилась, стало умирать больше людей. Ученые столкнулся с аналогичной ситуацией четырьмя годами ранее, когда появились пандемия гриппа H1N1. Несмотря на рекордный ответ для фармацевтической промышленности, созданию вакцины против H1N1 шло слишком долго, чтобы оказать реальное воздействие. На этот раз, против h7n9, ученые действовали заметно быстрее.
– Мы включились в работу, – говорит Сэмми Фара, президент синтетического подразделениея вакцин Геномики, Калифорния, чья компания уже готовится к этому сценарию с начала 2009.
В течение пяти дней, синтетическая Геномика, в партнерстве с Novartis, создала семенной вирус необходимый, чтобы начать производство вакцины. Обычно такая работа занимает от четырех до шести недель или даже дольше, - говорит Фара. Вакцина вскоре перешла на этап клинических испытаний и была закуплана правительством США в декабре 2013 года. Именно эта вакцина будет использоваться во время борьбы с второй волной инфекции h7n9, если это когда-нибудь случится.
С помощью средств синтетической биологии, компания обогнала старый метод производства вакцин. Это стало возможным благодаря дальновидному шагу со стороны Китая. Когда китайские органы здравоохранения объявили, что новый смертельный штамм гриппа был обнаружен, они одновременно опубликовали последовательности ДНК вируса. Это позволило Синтетической Геномике скачать важную информацию по гемагглютинину (H) и нейраминидазе (N) гена вируса, синтезировать их в лаборатории и объединить их с генным ‘костяком’ необходимым для вирусного роста и размножения. Затем вирус был быстро выращен в клетке производственной системы, составляющей основу вакцины, разработанной компанией «Новартис». Используя старые методы, физические образцы вируса должны были бы быть изолированы и создан вирус ослабленной версии, а затем выращен перед отправкой производителям для производства вакцин. Такой подход занял бы около пяти до шести месяцев.
– Хотя вспышка h7n9 не достигла масштабов пандемии, – говорит Фара, – синтетическая Геномика и Novartis использовали вспышку, чтобы продемонстрировать, что теперь они могут оперативно реагировать на подобные вызовы.
– После того, как последовательность генов с h7n9 стала доступна, мы смогли синтезировать эти гены в течение нескольких часов”, – говорит Болин Хабби, глава исследования и разработки синтетических вакцин Геномики, добавив, что это был “простой и элегантный метод из арсенала синтетической биологии”.
Синтетическая биология применяется также и по–другому. Например, в космическом путешествии на Марс, чтобы препараты могут быть изготовлены по требованию. Исследователи обращаются к синтетической биологии для решения сложных проблем 21 века. Эта технология стала возможной благодаря двум достижениям: недавняя способность синтезировать огромное количество ДНК чрезвычайно быстро, и наличием огромной вычислительной мощности.
Операционная система жизни
Как точно определить, что такое «синтетическая биология», Фара и Хабби заколебались дать быстрый ответ.
– Это хороший вопрос, – говорит Фара, посмеиваясь. Немного подумав, он добавляет:–мы думаем о нем, как о модульном конструировании геномов, создавая клетки с определенными функциями. Синтетические биологи иногда сравнивают такой метод с программированием.
– Часто мы используем аналогию с операционной системой. Можно назвать ДНК и клетки как «операционная система жизни», - говорит Фара.
Синтетическая биология – это, в некотором роде, сложная версия генной инженерии, которая в своей основной форме была начата лишь десятилетия назад. Но есть и различия. Старомодный генно–инженерный метод добавляет или удаляет отдельные гены, которые как бы скачивают (или удаляют) новое программное обеспечение или приложения на ваш компьютер. Напротив, синтетическая биология переписывает всю вашу операционную систему и добавляет некоторые новые код одновременно.
– Это вопрос масштаба, - говорит Фарах. – В синтетической биологии разработаны совершенно новый метаболизм, гены и даже организмы с использованием принципов современной инженерии. Последовательности ДНК пишется как код, синтезированный в лаборатории и вставляются в клетку. Традиционные генно-инженерные методы не могут справиться с большими генными конструкции или целым геномом, – говорит Фара.
Одним из пионеров синтетической биологии был Дж. Крейг Вентер, основатель синтетической Геномики. В 1995 году Вентер возглавлял команду, которая секвентировала первый клеточный геном бактерии Гемофильной инфекции[1]. А в 2001 году он возглавил собственный проект исследования последовательности генома человека[2], который шел вместе с проектом «геном человека». Он создал его в 2006 году, а в 2010 году объявил, что ему удалось создать синтетическую клетку, построенную из химически синтезированного генома и способную к репликации[3]. Фара характеризует его так:
– Крейг был в состоянии перейти от чтения генома к его написанию.
Совершенствовалась наука и технология, лежащая в ее основе. Вирусный геном, содержащий около 60 тысяч элементов, теперь может быть синтезированы за день; это было просто не возможно несколько лет назад.
– Более сложные геномы бактерий, содержащие миллионы элементов ранее, по старым технологиям заняла бы годы. Однако, теперь мы можем сделать это в течение нескольких недель или месяцев, – говорит Фара.
Причем эта работа включает в себя фазы проектирования, построения и тестирования, которое так важно для синтетической биологии.
– Это будет иметь большие последствия на дальнейшее развитие этой области науки. –добавляет он.
Синтетическая Геномика теперь может создавать вакцины практически для любого штамма гриппа в течение нескольких дней.
Лекарства по требованию
Один из самых больших успехов в синтетической биологии создание противомалярийного препарата «артемизинина». Этот препарат вырабатывается из китайский сладкий полыни, полыни однолетней, но только в крошечных количествах. Сконструированный штамм дрожжей теперь может производить препарат по запросу[4] и это
– гораздо лучше, чем завод. – говорит Джек Ньюмен, основатель микробной инженерной компании, Амирис.
Оценили 0 человек
0 кармы