Казалось бы, какой пустяк — искусственные дрожжи (ссылка). Ну, собрали австралийцы в пробирке дрожжи из искусственных хромосом… так ведь дрожжи стоят 500 рублей за килограмм, в любом магазине лежат. Ничего хитрого в них нет: это примитивные одноклеточные грибы, одомашненные нашим видом несколько тысяч лет назад.
На самом деле, мы наблюдаем за процессом невероятной практической важности. Учёные смастерили набор инструментов для редактирования и отладки генетического кода. Они взяли 16-ю хромосому выбранных ими дрожжей, после чего переписали с нуля и улучшили её код: провели рефакторинг, как сказали бы программисты.
Пример рутины: учёные в ходе редактирования случайно сломали ген CTR1, отвечающий за импорт меди для дыхания, и вставили его в неудачное место, где он конфликтовал с соседним геном — как итог, клетки не могли нормально расти в нагретом глицерине. Чтобы исправить ошибку, в гене CRT1 переписали пару участков, а потом передвинули его в другое окружение. В итоге импорт меди заработал как надо.
Шаг за шагом учёные причесали оригинальный код хромосомы и упростили его: теперь код работает гораздо стабильнее, чем «природная» версия. Для понимания масштаба — в хромосоме 903 тысячи двухбитных пар нуклеотидов, так что это примерно 230 килобайт машинного кода, если переводить в привычные нам единицы измерения, или около 100 тысяч строк на ассемблере. «Человеческие» проекты аналогичного масштаба — классическая игра Doom (Дум) из 1993 года или операционная система MS-DOS (Эм-Эс Дос) версии 3.3 от 1987.
В статье на русском ресурсе пишут, что учёные «полностью собрали все 16 хромосом дрожжевого генома», но это, насколько я понимаю, упрощение.
Научный консорциум «Международный синтетический дрожжевой геном», более известный как Sc2.0, распределил 16 хромосом дрожжей по разным лабораториям, и каждая из них потихоньку улучшает природный код. Сейчас консорциум пытается объединить все 16 искусственных хромосом в одну, чтобы получить на 100% синтетические дрожжи. Пока что финальный штамм никак не собрать: вылезают текущие конфликты при слиянии веток, разработчики устраняют эти конфликты один за другим.
Теперь о том, почему эти глупые дрожжи так важны. Вот несколько идей, которые сейчас кажутся ненаучной фантастикой, но которые могут быть легко воплощены в жизнь, когда биохакеры получат достаточно продвинутый набор рабочих инструментов.
1. Дешёвое производство лекарств. Модифицируем, допустим, корову, и у неё появляется дополнительный сосок, из которого фармацевты сцеживают 2 литра чистого инсулина в день. Или виагры. Или аспирина.
2. Дешёвое мясо. Модифицируем свинью, и она, как в онлайн-ферме, даёт «14 сала в день». У свиньи отрастает на спине специальный карман, раз в месяц его можно открыть, чтобы совершенно безболезненно для животного достать оттуда готовый шмат сала или кусок мяса для стейка. Не обязательно свинины, кстати — модифицированная свинья с тем же успехом может вырастить и говядину.
3. Опреснение и очистка воды. Представьте растение в виде большой чаши: заливаем внутрь ведро морской воды, за день в нижнем левом баке скапливается полведра чистейшей пресной воды, в нижнем правом баке — полведра солёной и грязной воды. Питается растение солнечным светом, которого в Африке много, ничем не болеет, необходимые минералы как раз из морской воды и забирает.
4. Человеческие органы в упаковке. Нужна, допустим, почка. Медсестра заходит в оранжерею при больнице, срывает с грядки подходящего размера почку. Хирург снимает кожуру, вкручивает почку пациенту вместо неисправной. Никакого отторжения нет: искусственная почка совместима с любым человеческим организмом.
5. Целебные вирусы. Заболел человек, допустим, атеросклерозом. Врач в поликлинике делает ему укол вируса. Вирус размножается в организме и за пару дней тщательно чистит все сосуды в организме от бляшек, после чего переходит в спящий режим, чтобы активизироваться снова, если в артериях появятся новые бляшки.
6. Чит-коды на отключение старения. Ещё один укол, и человеческий организм устанавливает свой биологический возраст на уровне 25 лет. За год-другой значительная часть клеток обновляется, и пациент, даже если ему было 75 лет, выглядит на 25 лет и чувствует себя на 25 лет. Второй укол не нужен: все механизмы старения ¬— их довольно много, они разбросаны по разным участкам нашего генома — отключает уже первый укол.
Ну и так далее, и тому подобное. Конечно, я говорю о немного более сложных вещах, чем изменение генома дрожжей, однако давайте ещё раз проведём сравнение с привычным нам компьютерным кодом.
Геном человека — 3 млрд пар нуклеотидов, то есть примерно 750 мегабайт, в 3000 раз больше, чем у 16-й хромосомы обсуждаемых дрожжей. Это уже не первый Doom 1993 года, это уже проект побольше: например, ААА (трипл эй) игра типа ГТА V или Киберпанка 2077. Аналогичный размер кода содержится также в Виндоуз 11 и в современных Линуксах, если считать с драйверами и библиотеками. Программисты такие веса берут с некоторым напряжением, но всё же рабочем порядке, это не «проект тысячелетия» типа атомной бомбы или полёта в космос, а рядовая крупная задача. Цена вопроса — несколько сотен миллионов долларов. Вполне посильные затраты для крупных фармацевтических компаний: им ничего не стоит выделить на разработку новой молекулы в несколько раз больший бюджет.
В принципе, инвесторы понимают всё это уже сейчас, поэтому у ковыряющих дрожжи лабораторий деньги есть. Однако почти сразу после дрожжей — следующим шагом или через один шаг — должны пойти уже реальные коммерческие результаты, приносящие пользу, которую можно пощупать. Например, бактерии, превращающие воду в вино, или съедобный борщевик со вкусом красной икры. Реальные результаты воодушевят инвесторов по-настоящему, так что дистанцию между геномом дрожжей и геномом хомо сапиенс у разработчиков есть шанс пробежать буквально за 10 лет.
Впрочем, традиционно напомню, что мы сейчас рассуждаем про фронтир, про передний рубеж науки. Сюрпризы со сроками возможны и в ту, и в другую сторону. Может быть, уже через 3-5 лет из лабораторий начнут выходить прорывные лекарства, одно за другим. А может быть, учёные так и будут возиться с дрожжами до 2050 года, после чего с трудом переползут к опытам над мухами, где и застрянут ещё на 50 лет.
Оценили 56 человек
69 кармы