Что, если бы наша ДНК могла быть лучше? Что, если бы мы могли исправить дефекты, вызывающие болезни, добавить функции, которых нет у наших тел, оптимизировать все, как программное обеспечение? Синтетическая ДНК обещает сделать все это возможным.
Я не говорю о незначительных изменениях: исследователи Кембриджа буквально строят человеческие хромосомы с нуля, молекула за молекулой. Это проект Проект синтетического генома человека, финансируется 10 миллионами фунтов стерлингов. Цель? Создать искусственные клетки, которые делают все то же, что и естественные клетки, только лучше. Гораздо лучше.
Игра на 10 миллионов, которая может изменить медицину
Il Wellcome Trust, крупнейший медицинский фонд в мире, решил вложить все силы в проект, который до недавнего времени казался чистым безумием. Как я указал в этой статье, синтетическая биология уже показала свою эффективность в работе с более простыми организмами. Теперь очередь за людьми.
Джейсон Чин, директор проекта в Лаборатории молекулярной биологии MRC в Кембридже, не сомневается (ему повезло):
«Возможность синтезировать большие геномы, в том числе геномы человеческих клеток, может трансформировать наше понимание геномной биологии и кардинально изменить горизонты биотехнологии и медицины».
Подход амбициозный, но методичный: начать с одной синтетической хромосомы, что составляет примерно 2% от всей нашей ДНК.
Мозги, стоящие за операцией по созданию синтетической ДНК
Джулиан Сейл, ключевая фигура в проекте, имеет прочную репутацию в изучении механизмов репликации ДНК и клеточного восстановления. Его Исследование механизмов, смягчающих блокировку репликации ДНК имеет важное значение для понимания того, как создавать функционирующие искусственные хромосомы.
«Возможность синтезировать большие сегменты человеческих хромосом или даже целые геномы позволит нам проверить современные теории о том, как гены и другие генетические элементы взаимодействуют, управляя геномной функцией с беспрецедентной точностью и масштабом», — объясняет Сейл. Полученные в ходе этого исследования знания могут проложить путь к разработке безопасных и эффективных методов клеточной терапии.
Индивидуально созданные хромосомы против вирусов и опухолей
Эта идея столь же увлекательна, сколь и тревожна: перепрограммированные клетки человека иметь иммунитет к вирусам, быть устойчивым к раку, иметь возможность вырабатывать лекарства внутри себя. Как показали предыдущие исследования синтетических клеток, синтетическую ДНК можно сконструировать так, чтобы она функционировала в условиях, которые убивают нормальные клетки.
Команда разрабатывает методики, в которых небольшие изменения в последовательности хромосом оказывают минимальное влияние на производимые белки. Это тонкий баланс: достаточно измениться, чтобы достичь новых функций, но не настолько, чтобы поставить под угрозу жизнь клетки.
Этические призраки синтетической ДНК
Каждое достижение в области синтетической биологии возрождается (как и должно быть) дебаты об этических пределах науки. Значок Робина Ловелла Института Фрэнсиса Крика категоричен:
«Нет никаких предложений по созданию синтетических людей. Мы понятия не имеем, как это сделать, и это, вероятно, будет очень опасно».
Проект включает в себя специальную программу по социальным наукам, возглавляемую Джой Чжан из Университета Кента, который будет работать с партнерами из гражданского общества по всему миру, чтобы исследовать социально-этические последствия разработанных инструментов. Подход называется «Care-full Synthesis» и направлен на установление новой парадигмы ответственной научной практики в глобальную эпоху.
От теории к практике синтетической ДНК
Технические проблемы колоссальны. Сегодня мы уже можем синтезировать бактериальные геномы, но переход к человеческим хромосомам означает преодоление порядков сложности. Исследователи разрабатывают новые технологии роботизированной сборки и генеративный искусственный интеллект, чтобы обеспечить возможность создания синтетических хромосом млекопитающих.
И путешествие, со своими взлетами и падениями, неумолимо продолжается.
Будущее, написанное на синтетической ДНК
Создание фундамента, тестирование концепций, совершенствование методов и включение этических соображений займут много лет. Даже если технологии инженерной биологии улучшатся, Надежное создание полного синтетического генома человека и его осмысленное применение в здравоохранении, вероятно, займут десятилетия.
Майкл Данн, директор по научным исследованиям в Wellcome, настроен оптимистично:
«Создавая инструменты и методы, необходимые для синтеза человеческого генома, мы ответим на вопросы о нашем здоровье и болезнях, которые мы пока не можем предвидеть, что в свою очередь изменит наше понимание жизни и благополучия».
Как это часто бывает в науке, путь к синтетической ДНК может оказаться более ценным, чем сама цель. Каждая попытка создания искусственных хромосом учит нас чему-то новому о том, как работает жизнь, открывая возможности, которые мы сегодня даже не можем себе представить.
