Biologjia sintetike

Çfarë është "biologjia sintetike"? Kjo është një degë e re dhe me zhvillim të shpejtë të biologjisë molekulare, e cila lejon jo vetëm manipulimin e gjeneve dhe gjenomave reale, por edhe krijimin e sekuencave krejtësisht të reja të ADN-së dhe sistemeve të reja biologjike që nuk kanë ekzistuar kurrë në natyrë. Aftësi të tilla fjalë për fjalë të mbinatyrshme i detyrohen shfaqjes së tyre evolucionit të shpejtë të teknologjive molekulare dhe kompjuterike, falë të cilave sot është e mundur jo vetëm të "ndërtohet" praktikisht çdo sekuencë gjenetike, por edhe ta sjellë atë në jetë. Kështu, në vitin 2002, lindi virusi i parë krejtësisht artificial, dhe 8 vjet më vonë - Cynthia, bakteri i parë i zbatueshëm me një gjenom krejtësisht artificial. Këto arritje tregojnë mundësitë pothuajse të pakufishme të riprogramimit të ADN-së, të cilat hapin perspektiva po aq të pakufishme në një sërë fushash të shkencës dhe jetës, duke filluar nga prodhimi i materialeve të reja bioteknologjike deri te krijimi i bimëve kulture me fotosintezë "të përmirësuar". Një tjetër gjë është se njerëzimi duhet t'i përdorë me mençuri këto "mëshira jo nga natyra".

Në partneritet të barabartë me natyrën

Vetë ideja biologji sintetike zhvillohet "rreth". Vitet e fundit, janë krijuar mjete të reja, jashtëzakonisht të përshtatshme molekulare, me ndihmën e të cilave gjenomi i pothuajse çdo organizmi mund të rindërtohet në çdo mënyrë. Po, mund të jetë e shtrenjtë dhe mund të hasni në ndonjë problem të panjohur, por edhe në nivelin aktual të zhvillimit të teknologjive të biologjisë molekulare, ju mund ta ktheni gradualisht një elefant në një vigan, për një "trilion dollarë", duke u ringjallur. kjo specie e bukur e zhdukur.

Një tjetër gjë është, a është e nevojshme ta bëni këtë? Në fund të fundit, biologjia sintetike ka shumë detyra të tjera, shumë më të rëndësishme dhe më të rëndësishme që lidhen, për shembull, me krijimin e mjeteve për diagnostikimin, parandalimin dhe trajtimin e sëmundjeve njerëzore, duke përfshirë përdorimin, si dhe sigurimin e sigurisë ushqimore dhe përmirësimin e cilësisë së produkte ushqimore. Janë këto detyra që formuan bazën e fushave aktuale të kërkimit në kuadrin e projektit StrAU "Biologjia Sintetike" të Universitetit Shtetëror të Novosibirsk.

Kur bëhej fjalë për aplikimin për një projekt përparimtar nga SAE-ja jonë, nuk na duhej të mendonim gjatë: tema e tij ishte zhvillimi i mjeteve të reja për redaktimin e gjenomit dhe përdorimi i tyre për ndryshime të synuara në qelizat njerëzore. Teknologjitë e redaktimit të gjenomit, të cilat janë shfaqur në vitet e fundit, kanë revolucionarizuar si shkencat e jetës ashtu edhe fushat praktike, duke përfshirë mjekësinë, bujqësinë dhe bioteknologjinë industriale. Pa zhvillimin e shpejtë të teknologjive të tilla, Rusia rrezikon të jetë ndër të huajt.

Djalli është në detaje

Blloku i parë i projektit tonë - themelor - ka për qëllim studimin e proceseve që ndodhin në qelizë gjatë "redaktimit" të tij; e dyta - përmirësimi i mjeteve të redaktimit, duke përfshirë zhvillimin e enzimave të reja, metodat e shpërndarjes së materialit gjenetik dhe metodat për kontrollin e proceseve ndërqelizore; e treta është të merren rezultate praktike.

Pse është kaq e rëndësishme kjo pjesë e parë, themelore? Problemi kryesor i redaktimit të gjenomit është aksesueshmëria dhe lehtësia e dukshme e vetë teknologjisë, si rezultat i së cilës ritmi i përdorimit të saj ka tejkaluar shumë ritmin e "kuptimit" të mekanizmave të saj. Modifikimi i synuar i gjenomit të çdo organizmi, nga bakteret te njerëzit, tani mund të kryhet nga pothuajse çdo laborator biologjik i pajisur mirë. Sidoqoftë, jo më shumë se dy duzina grupe kërkimore në botë janë aktualisht të angazhuara në studimin e mekanizmave molekularë dhe proceseve qelizore përkatëse, duke u përpjekur të kuptojnë se çfarë ndodh në të vërtetë në qelizë gjatë redaktimit të gjeneve. Ata thonë se djalli është në detaje. Mungesa e mirëkuptimit çon në efikasitet të ulët, i cili duhet të kompensohet me para. Duke folur relativisht, tani, për të arritur qëllimin, duhet të "goditësh rastësisht" dhe të përdorësh një mijë në vend të dhjetë tabletave me qeliza.

Nëse flasim për sistemin më të popullarizuar të redaktimit të gjenomit sot, atëherë ajo që dihet pak a shumë, dhe madje edhe atëherë jo plotësisht, është se si funksionon proteina Cas9, e cila sjell një thyerje në ADN. Gjithashtu nuk është shumë e qartë se si kjo enzimë e gjen objektivin e saj në gjenom, pasi në një epruvetë Cas9 punon jashtëzakonisht joefikas në krahasim me shumicën e enzimave të tjera: reagimi kërkon një kohë të gjatë dhe një tepricë të shumëfishtë të enzimës në raport me ADN-në e synuar. .

Hapi tjetër në redaktimin e gjenomit është futja e materialit të ri gjenetik në qelizë, i cili supozohet të futet në ndarjen e ADN-së. Sot, procesi i rikombinimit gjenetik (rirregullimi i ADN-së) bazuar në një artificial të tillë të ri është një "kuti e zezë" e vërtetë. Në parim, ne tashmë dimë shumë për mekanizmat e rikombinimit tek njerëzit, por vetëm në situata "normale". Dhe ne e dimë se megjithëse rikombinimi gjatë formimit të qelizave germinale ose gjatë (“riparimit”) të ADN-së së dëmtuar ndjek të njëjtën skemë themelore, detajet e këtyre mekanizmave janë krejtësisht të ndryshme. Për të kuptuar mekanizmat e rikombinimit gjatë redaktimit të gjenomit, për të zbuluar se sa është i përfshirë sistemi i rikombinimit të zakonshëm dhe sa janë përfshirë disa elementë të rinj, do të duhen edhe njëzet vjet të tjera.

Por kur t'i kuptojmë të gjitha, do të kemi mundësinë të rregullojmë vetë rrugën përgjatë së cilës ndodh redaktimi. Siç e dini, qëllimi është zakonisht të fikni një gjen ose të ndryshoni funksionin e tij. Është më e lehtë ta fikësh, sepse në këtë rast mjafton të bësh një grisje, të cilën qeliza do ta "mallojë", zakonisht me gabime. Për më tepër, qeliza do të preferojë këtë rrugë të thjeshtë edhe kur planifikojmë të zëvendësojmë një fragment me rikombinim: sistemet celulare në këtë rast "përpiqen" të mos zëvendësojnë, por të fikin objektivin. Shumë studiues po punojnë tani për të zgjidhur këtë problem, duke filluar me diçka kaq të thjeshtë si frenimi i enzimave të përfshira në këtë proces. Për shembull, doli që një nga këto enzima frenohet nga kafeina e rregullt, dhe nëse qelizat marrin një "dozë" të tillë, rikombinimi vazhdon më mirë.

Sa i përket përmirësimit të mjeteve të redaktimit të gjenomit, unë shoh dy mënyra themelore këtu. Së pari, është e mundur që disi të modifikohen dhe përmirësohen enzimat tashmë të njohura, të tilla si Cas9. Struktura e këtyre proteinave është kuptuar mirë dhe mund të bëhen mutacione për të përmirësuar saktësinë ose efikasitetin e tyre. Për më tepër, acidet nukleike të modifikuara, në vend të ARN-ve udhëzuese konvencionale, mund të përdoren si struktura shënjestruese që kërkojnë dhe njohin fragmentin e dëshiruar të gjenit, falë të cilit mund të rritet shpejtësia ose saktësia e kërkimit të objektivit. Në projektin tonë, një grup i udhëhequr nga Anëtari Korrespondent do të punojë në këtë detyrë. RAS D. V. Pyshny.

Mënyra e dytë është kërkimi i metodave thelbësisht të reja të redaktimit të gjenomit. Tani dimë shumë për mënyrën se si proteinat ndërveprojnë me ADN-në për më tepër, që nga fundi i shekullit të kaluar, janë grumbulluar mjaft përshkrime të fenomeneve interesante në këtë fushë, të cilat në atë kohë nuk kuptoheshin dhe shpjegoheshin. Për shembull, u zbulua se mutacionet dhe zëvendësimet gjenomike do të ndodhin në qeliza me një efikasitet të caktuar edhe nëse ato thjesht trajtohen me oligonukleotide! Tani kemi në dorë të gjitha teknologjitë e nevojshme për të studiuar proceset që ndodhin.

Me çfarë të zëvendësohet një ferret?

Vlera e të gjithë kërkimeve tona, përfshirë ato themelore, është gjithashtu se rezultatet e tyre mund të bëhen bazë për teknologjitë e reja që nuk mbulohen nga patentat ekzistuese. Fakti është se e gjithë fusha e redaktimit të gjenomit tani është plotësisht e "mbuluar" nga patentat e njerëzve që krijuan këto teknologji dhe financimi i të cilëve arrin në miliarda dollarë. Në këtë kuptim, është e kotë për ne të konkurrojmë me ta - është më e dobishme të përpiqemi të gjejmë zgjidhjet tona.

Rezultati praktik i punës sonë nuk duhet të jetë një mamuth i ringjallur, për të cilin nuk ka para të mjaftueshme në çdo rast, por linja të reja qelizore shumë reale që mund të përdoren në studime të ndryshme farmakologjike për të gjetur ilaçe kundër sëmundjeve të tilla të përhapura si gripi, sëmundja e Parkinsonit. dhe kanceri i gjëndrës së qumështit.

Për shembull, sot modeli më i përshtatshëm për kërkimin dhe testimin e barnave për gripin nuk janë minjtë laboratorikë, të cilët vdesin prej tij, por kafshët shumë më të mëdha dhe më kërkuese - ferret. Në këto kafshë, qelizat e epitelit pulmonar janë të ngjashme me ato njerëzore, kështu që ato janë shumë të ndjeshme ndaj njerëzve dhe janë përdorur prej kohësh nga farmakologët. Nëse mund të përdorim modifikimin e gjenomit për të krijuar linja qelizash njerëzore me ndjeshmëri të ndryshme ndaj viruseve të gripit, kjo do të thjeshtojë shumë kërkimin e barnave të përshtatshme.

Një nëndetyrë tjetër është marrja e linjave qelizore për testimin e toksicitetit të përbërjeve të reja kimike, nga të cilat qindra mijëra sintetizohen çdo vit. Të gjitha këto substanca duhet të testohen për sigurinë për njerëzit, për të cilat ata zakonisht preferojnë të përdorin. Fakti është se testimi i toksicitetit tradicionalisht ka pasur tendencë të jetë tepër i sigurt sesa jo i sigurt, dhe rezultatet e marra nga linjat standarde të qelizave priren të jenë më pak toksike sesa ato të marra nga kafshët. Në të vërtetë, qelizat individuale rezultojnë të jenë më rezistente ndaj ndikimeve negative, pasi trupi, si rregull, ka "lidhjen e dobët" të tij - popullata të vogla qelizore të qelizave veçanërisht "të cenueshme" (për shembull,), të cilat do të përcaktojnë stabilitetin. të gjithë individit. Ndërsa lëvizja për të eliminuar përdorimin e kafshëve në kërkime të tilla fiton vrull, linjat e reja qelizore të modifikuara gjenetikisht me ndjeshmëri të shtuar mund të jenë një zëvendësim adekuat.

Nëse nuk fitojmë konkursin e projektit të përparimit, kjo nuk do të thotë se e gjithë puna jonë në fushën e redaktimit të gjenomit do të ndalet. Hulumtimi me siguri do të zhvillohet, vetëm me një ritëm më të ngadaltë.

Tashmë brenda kuadrit të financimit aktual, ne kemi krijuar një strukturë të re të quajtur Qendra për Kërkime të Avancuara Biomjekësore, e cila do të bashkojë gjashtë laboratorë universitarë që lidhen me redaktimin e gjenomit. Dhe megjithëse nuk mund të llogarisim në ndonjë rezultat fantastik në këtë rast, duke u mbështetur në burimet intelektuale dhe materiale të instituteve të SB RAS, ne jemi në gjendje të krijojmë, ndoshta, qendrën më të mirë në këtë fushë në Rusi.

Në këtë kuptim, ne kemi pak konkurrentë, me përjashtim të Skolkovos, ka shumë pak grupe shkencore vendase të angazhuara në punën themelore për redaktimin e gjenomit.

Doktor i Shkencave Biologjike, Profesor i Akademisë së Shkencave Ruse D. O. Zharkov

Provojeni shtatë herë, sintetizoni një herë!

Midis të gjithë pjesëmarrësve të NSU SAE "Biologjia Sintetike", do të doja të shënoja para së gjithash Laboratorin e Bioinformatikës Strukturore dhe Modelimit Molekular të NSU, të kryesuar nga A. Yu. Ajo është e angazhuar në zhvillimin dhe aplikimin e teknologjive në lidhje me makromolekulat biologjike - Unë e konsideroj këtë zonë si një nga më të rëndësishmet në biologjinë moderne sintetike.

Qasja tradicionale për krijimin e përbërjeve të reja është se kryhen shumë sinteza, merren shumë variante dhe prej tyre zgjidhen ato të përshtatshmet. Falë teknologjive llogaritëse, së pari mund të parashikojmë vetitë e një lidhjeje të ardhshme, ta "dizenjojmë" atë dhe vetëm më pas ta krijojmë atë. Kjo do të thotë, studiuesi mund të llogarisë dhe vlerësojë rezultatin paraprakisht. Rëndësia e kësaj është e vështirë të mbivlerësohet kur bëhet fjalë për molekula të tilla komplekse si derivatet oligonukleotidet(fragmente të shkurtra) dhe ju dëshironi të dini, për shembull, nëse ato do të përputhen në mënyrë adekuate me strukturën e spirales së dyfishtë të ADN-së në madhësi, forcë dhe karakteristika të tjera strukturore.

Detyra specifike me të cilën janë angazhuar fizikanët nga laboratori ynë i kimisë biomjekësore është zhvillimi i metodave dhe llogaritjeve që do të formojnë bazën e algoritmeve të tilla kompjuterike. Dhe megjithëse ende nuk është zgjidhur plotësisht, tashmë ka suksese.

Duhet thënë se teknologjia docking molekular(një metodë e modelimit molekular që ju lejon të parashikoni orientimin dhe pozicionin e molekulave që janë më të favorshme për formimin e një kompleksi të qëndrueshëm) tani është shumë popullor në botë, kryesisht në lidhje me kërkimin dhe krijimin e përbërjeve të reja medicinale. Për shembull, me ndihmën e këtyre teknologjive kompjuterike, është e mundur të përzgjidhen molekula që mund të lidhen me efikasitet të lartë në një rajon të caktuar të proteinës enzimë dhe në këtë mënyrë të bllokojnë funksionimin e saj.

Teknologji të tilla sigurisht duhet të zhvillohen dhe në një format më “global”. Me këtë të fundit dua t'i referohem oligomerët(molekulat në formën e një zinxhiri të një numri të vogël të njësive përbërëse të ngjashme), ndërsa në rastin e dokimit tradicional zakonisht flasim për përbërje me molekulare të ulët. Komponime të tilla "molekulare të mesme" mund të jenë jo vetëm oligonukleotide standarde, por edhe çdo blloqe tjetër molekulare të krijuar artificialisht në formën e një shumëllojshmërie të gjerë zinxhirësh oligomerikë. Dhe në këtë rast, modelimi kompjuterik del në pah, pasi numri i opsioneve rritet ndjeshëm.

Sa i përket metodave kimike për prodhimin e oligomerëve artificialë, ne tashmë kemi bazën teknike për këtë. Edhe pse tani për tani ne po përdorim këto teknologji për të rritur funksionalitetin e të njëjtave oligonukleotide për t'u dhënë atyre një hidrofobi shtesë, për të futur një etiketë reportere, etj. Në fund të fundit, ka edhe shumë çështje të pazgjidhura në këtë fushë, si p.sh. shpërndarja e komponimeve në jetë qelizat. Për shembull, për këtë qëllim, një opsion përdoret shpesh kur grupe të veçanta kimike i bashkangjiten oligonukleotidit (për shembull, një mbetje kolesteroli), por kjo nuk është gjithmonë e justifikuar ose efektive. Por për të modifikuar oligonukleotidet, mund të përdorni të njëjtat zinxhirë shtesë jo-nukleotidikë, lidhjet e të cilave vetë do të luajnë rolin e grupeve funksionale me vetitë e dëshiruara.

Në të ardhmen, kjo qasje mund të çojë në krijimin e një lloji të ri të agjentëve oligomerikë të një natyre jo-nukleotide, të cilat do të karakterizohen nga një diversitet i madh potencial i vetive funksionale të njësive individuale, ndoshta edhe më i madh se në rastin e përdorimit aminoacidet. Dhe, sigurisht, ekziston një ide që një ditë të braktisim plotësisht oligonukleotidet dhe të krijojmë diçka krejtësisht të re, si oligomerët multifunksionalë, bazuar në kiminë e nukleotideve tashmë të zhvilluar mirë.

Si shembull i rezultateve praktike në fushën e biologjisë sintetike, do të doja të citoja analogët e rinj kimikë të acideve nukleike të krijuara në Institutin e Fiziologjisë Biologjike Kimike të SB RAS, aplikimet e të cilave tani po ndiqen aktivisht në Laborator. i Kimisë së Acideve Nukleike (drejtuar nga D. A. Stetsenko, PhD) dhe në laboratorin tonë të kimisë biomjekësore.

Kështu, së bashku me shkencëtarët britanikë, tashmë është paraqitur një aplikim për patentë për përdorimin e këtyre përbërjeve në trajtimin e një sëmundjeje të rëndë gjenetike - Distrofia muskulare Duchenne, e cila çon në humbje të plotë të aftësisë për të lëvizur dhe përfundimisht në vdekje. Shkaku i sëmundjes është një mutacion, pasojë e të cilit është një ndërprerje e procesit bashkimi(prerja e fragmenteve) gjatë maturimit të informacionit, si rezultat i të cilit qelizat sintetizojnë proteinën "e gabuar" të distrofinës, e cila është një komponent i rëndësishëm strukturor i indit muskulor.

Ky proces patologjik mund të korrigjohet me ndihmën e oligonukleotideve dhe, siç kanë treguar studimet në kafshë laboratorike, guanidinat tona fosforil janë të përshtatshme për këtë qëllim. Këta të fundit nuk funksionojnë më keq se oligomerët e morfolinës, të miratuar së fundmi për përdorim praktik në SHBA. Në të dyja këto raste u zbatua i njëjti parim, ndonëse në platforma të ndryshme. Sigurisht, një terapi e tillë nënkupton injeksione gjatë gjithë jetës, por alternativa është vetëm redaktimi i gjenomit, i cili sot nuk është i disponueshëm, megjithëse me kalimin e kohës po bëhet gjithnjë e më i realizueshëm.

Sot u fokusuam në një tjetër aplikim praktik shumë të rëndësishëm të fosforilguanidinave - diagnostikimin e sëmundjeve. Ekziston një lloj sensorësh diagnostikues të bazuar në nanotela gjysmëpërçues që funksionojnë në parimin e transistorëve me efekt në terren. Përçueshmëria e një nanopërçuesi të tillë ndryshon kur një ngarkesë shfaqet në sipërfaqen e tij. Molekula oligonukleotide fosforil guanidine, ndryshe nga ajo e zakonshme, në vetvete nuk ka ngarkesë. I palëvizur në sipërfaqen e një përcjellësi, një oligonukleotid i tillë është në gjendje të kontaktojë në mënyrë specifike një objektiv të ARN-së të ngarkuar - një shënues nukleotid të një sëmundjeje të veçantë. Në këtë rast, sinjali nga përcjellësi do të zbulohet vetëm nëse lidhet me sukses me një objektiv që mban një ngarkesë elektrike. Në eksperimentet e kryera së bashku me Institutin e Fizikës së Gjysmëpërçuesve në Novosibirsk. A.V. Rzhanova SB RAS ka vërtetuar se duke përdorur një sensor në të cilin janë "ngulitur" derivatet e fosforilguanidinës, është me të vërtetë e mundur të merret një sinjal i drejtpërdrejtë diagnostikues pa etiketa shtesë.

Duke iu rikthyer teknologjive të modelimit kompjuterik, më lejoni t'ju kujtoj se "Qendra për Kërkime të Avancuara Biomjekësore", e krijuar në NSU si pjesë e StrAU "Biologjia Sintetike", do të përfshijë një laborator të ri të inxhinierisë së proteinave. Siç sugjeron emri, ai do të fokusohet në krijimin e enzimave të reja dhe proteinave të tjera me veti të modifikuara, të cilat synohen të përdoren për bioteknologji ose si mjete terapeutike ose molekulare. Në fund të fundit, duke "projektuar" dhe studiuar praktikisht këtë apo atë molekulë të dëshiruar të proteinës, atëherë duhet t'i drejtoheni metodave të inxhinierisë gjenetike për të filluar në fakt prodhimin e saj. Kjo do të thotë, lind detyra specifike e sintetizimit të sekuencave të gjenit përkatës - gjeneve artificiale.

Për të "montuar" një gjen të tillë, duhet të lidhni disa qindra zinxhirë nukleotide të sintetizuara artificialisht në një rend të caktuar! Dua të vërej se në Rusi praktikisht nuk ka teknologji të tilla, ashtu siç nuk ka ekipe shkencore që merren me këtë çështje. Përjashtim bën grupi i k.  h. 

n. A. N. Sinyakova nga laboratori ynë, i cili ka arritur sukses të konsiderueshëm në metodat e sintetizimit të oligonukleotideve në sipërfaqen e vaferave speciale - të vogla silikoni me shumë qeliza, ku mund të sintetizohen njëkohësisht një numër i madh sekuencash nukleotide me përbërje të ndryshme.

Studiuesit tanë, së bashku me specialistë nga Instituti i Fizikës së Gjysmëpërçuesve me emrin. A.V. Rzhanova dhe Instituti i Automatizimit dhe Elektrometrisë SB RAS kanë zhvilluar dhe testuar tashmë një teknologji të çipit për sintezën e oligonukleotideve të bazuara në përdorimin e grupeve mbrojtëse foto-labile ose fotogjeneratorëve acidë. Më pas, një grup i këtyre oligonukleotideve i nënshtrohet një sërë trajtimesh speciale për të marrë përfundimisht sekuencën e gjenit të synuar.

Vini re se duke qenë se teknologjitë për sintezën efektive të ADN-së artificiale hapin mundësi të reja jo vetëm në industri, mjekësi dhe bujqësi, por edhe në krijimin e armëve biologjike, veprime praktike po ndërmerren në mbarë botën për të kufizuar përhapjen e tyre. Kjo do të thotë se instalime të tilla nuk do të eksportohen në vendin tonë. Krijimi i një sintetizuesi vendas me mikroçip është hapi ynë i vërtetë drejt krijimit të gjeneve artificiale, që është një nga gurët themelorë të biologjisë sintetike. Dhe nga kjo nuk është larg krijimit të qelizave të gjalla artificiale, dhe në terma afatgjatë - organizmave të tërë.

Anëtar korrespondues RAS, Doktor i Shkencave Kimike D. V. Pyshny

Kur reparacionet janë të ndaluara

Ne jemi të angazhuar në kërkime themelore të sistemeve, rezultatet e të cilave janë të rëndësishme për të kuptuar mekanizmat e plakjes dhe mund të bëhen bazë për hartimin e frenuesve të enzimave të riparimit ("riparimit") të ADN-së që janë me interes për mjekësinë. E gjithë kjo punë bazohet në bashkëpunimin ndërdisiplinor, i cili më parë ishte mbështetur nga projekte të veçanta integruese të SB RAS, dhe tani është zhvendosur në faqen e universitetit. Rektori i NSU-së, anëtar korrespondues, ia kushtoi raportin e tij kësaj çështjeje shumë të rëndësishme. RAS M. P. Fedoruk në sesionin e fundit shkencor të Mbledhjes së Përgjithshme të SB RAS. Ai e quajti një tranzicion të tillë një vektor të ri për zhvillimin e kampusit akademik të Novosibirsk. StrAU lejon jo vetëm organizimin më efektiv të bashkëpunimit ndërdisiplinor, por edhe përfshirjen aktive të studentëve dhe masterëve të NSU në kërkime.

Duke u kthyer në , duhet thënë se tani e kuptojmë qartë se të gjitha proteinat e sistemit të riparimit përgjegjës për korrigjimin e dëmtimit të ADN-së janë objektiva të mundshëm për barnat. Një objektiv universal është, për shembull, proteina bërthamore poly(ADP-ribose) polimeraza 1 (PARP1), një rregullator i rëndësishëm i riparimit të ADN-së, frenimi i të cilit mund të ketë një efekt të theksuar në kancer, si dhe goditje ishemike dhe patologji të tjera. .

PARP1 është një “sensor” i dëmtimit të ADN-së: është i pari që njeh thyerjet e ADN-së dhe ngjitet në këto zona, duke filluar të sintetizojë në mënyrë aktive zinxhirët oligo- ose poli(ADP)-ribozë, të cilët lidhen në mënyrë kovalente me proteina të ndryshme pranuese, duke përfshirë vetë PARP1. . Si rezultat, kromatina dekondensohet në vendin e thyerjes, duke lehtësuar aksesin për enzimat riparuese. Kështu, PARP1 promovon restaurimin e dëmtimit të ADN-së, përfshirë në qelizat e kancerit gjatë kimioterapisë tradicionale ose radioterapisë, gjë që ndikon negativisht në efektivitetin e trajtimit.

Për sa u përket rasteve të çrregullimeve të qarkullimit cerebral si pasojë e ishemisë, me dëmtime të shumta gjenomike, hiperaktivizimi i PARP1 çon në shterim të shpejtë të rezervave të energjisë në to në formën e molekulave ATP, e cila është e mbushur me vdekje të pakthyeshme të neuroneve.

Ideja e frenimit të aktivitetit të PARP1 si një rregullator universal i proceseve të riparimit në situata të tilla duket shumë tërheqëse në shikim të parë. Por nuk duhet të harrojmë se kjo enzimë është një proteinë shumëfunksionale dhe, siç tregojnë studime të shumta, duke shtypur aktivitetin e saj riparues, ne shtypim njëkohësisht funksionet e tjera të saj. Sot, ilaçi frenues PARP-1 olaparib (Lynparza) përdoret për trajtimin e disa llojeve të kancerit, përfshirë kancerin ovarian. Megjithatë, rekomandohet përdorimi i tij me kujdes për shkak të numrit të madh të efekteve anësore të padëshiruara.

Prandaj, në kërkimin tonë ne punojmë jo vetëm me këtë objektiv universal, por edhe me një objektiv tjetër specifik - enzimën riparuese tyrosyl-ADN fosfodiesteraza 1 (Tdp1).

Fakti është se në qelizë ka enzima topoizomerazë që janë të përfshira në mirëmbajtjen dinamike të një konformacioni të caktuar të spirales së dyfishtë të ADN-së. Topoizomerazat e tipit I sjellin një thyerje në vargun e ADN-së duke bashkuar në mënyrë kovalente një nga skajet e saj, pas së cilës vargu riparohet më pas. Ilaçet antikancerogjene të bazuara në kamptotecin stabilizojnë produktet e kësaj shtese kovalente, duke parandaluar që dëmtimi i shkaktuar nga topoizomeraza të "arnohet", si rezultat i së cilës qeliza tumorale vdes. Sidoqoftë, Tdp1 është në gjendje të "heqë" këtë stabilizim, kështu që përdorimi i frenuesve të kësaj enzime do të bëjë të mundur rritjen e efektivitetit të terapisë kryesore antitumorale.

Kjo punë po kryhet nga ne së bashku me laboratorët e substancave fiziologjikisht aktive të Institutit të Kimisë Organike të Novosibirskut me emrin N.N Vorozhtsov SB RAS (drejtuar nga Dr. N.F. Salakhutdinov), si dhe me një grup Ph.D. N.A. Popova nga Instituti i Citologjisë dhe Gjenetikës SB RAS. Në eksperimentet në kafshë laboratorike me një tumor të shartuar, falë përdorimit të frenuesve më efektivë nga frenuesit e zhvilluar, u arrit të arrihet një reduktim i ndjeshëm (deri në 50%) i tumorit kryesor dhe zhdukja pothuajse e plotë e metastazave. Tani po përpiqemi të marrim fonde për të kryer prova klinike të këtij ilaçi premtues kundër kancerit.

Dhe sigurisht, është e nevojshme të theksohet një drejtim kaq shumë i rëndësishëm si redaktimi i gjenomit duke përdorur sistemin CRISPR/Cas9, me ndihmën e të cilit mund të "fikni" vetë gjenet që janë përgjegjëse për shfaqjen e sëmundjeve. Ne jemi mbrapa në këtë avantazh të shkencës, ndërkohë që shumë firma tregtare janë krijuar tashmë në Evropë dhe Shtetet e Bashkuara, ku këto teknologji përdoren për të krijuar mutacionet e dëshiruara në gjenet e synuara. Megjithatë, është e domosdoshme të vazhdohet ndjekja e përpjekjeve kërkimore dhe zhvillimore që do të përmirësojnë efektivitetin e kësaj qasjeje.

Në kuadër të StrAU “Biologjia Sintetike” do të bashkëpunojmë me NSU pikërisht në këtë drejtim, konkretisht me laboratorin e teknologjive gjenomike, i cili drejtohet nga Doktor i Shkencave Biologjike. D. O. Zharkov. Një nga problemet që do të zgjidhet nga Ph.D. N.A. Kuznetsov, ka të bëjë me studimin e kinetikës së detajuar të funksionimit të komplekseve proteinike në këtë sistem të veçantë të redaktimit të gjenomit. Me fjalë të tjera, mbetet për t'u studiuar se si kompleksi CRISPR/Cas9 është montuar nga përbërës individualë në ADN në modalitetin termodinamik. Kjo do të jetë me të vërtetë punë pioniere, pasi në botën moderne ata shpesh i kushtojnë më shumë vëmendje rezultatit përfundimtar sesa veçorive të vetë procesit, gjë që është e gabuar, pasi të kuptuarit e mekanizmit ndihmon në përmirësimin e teknologjive praktike.

CRISPR/Cas9 është me të vërtetë një mjet shumë i mirë për qëllime kërkimore dhe, natyrisht, mjekësore. Në të njëjtën kohë, duhet të jeni të vetëdijshëm se rezultati nuk do të jetë gjithmonë i paqartë, të paktën jo për të gjitha sëmundjet. Për shembull, më shumë se një gjen është përgjegjës për shfaqjen e tumoreve kancerogjene, ndaj goditja e syrit të demit në raste të tilla nuk është aq e lehtë. Kur shfaqet çdo metodë e re, ajo ngjall gjithmonë vetëm përgjigje entuziaste, por sa më shumë të përdoret, aq më shumë mangësi zbulohen. Prandaj, të kuptuarit e mekanizmave në themel të tij nuk do të jetë e tepërt.

Për shembull, një thyerje në një fije ADN-je gjatë procesit të "redaktimit", rezultat i punës së proteinës Cas9, mund të "arnohet" nga sistemet e riparimit me të cilat punojmë. Nga rruga, çdo thyerje në ADN njihet në mënyrë shumë efektive nga i njëjti PARP1 që ne po studiojmë intensivisht. Kjo enzimë mund të ndikojë në procesin e modifikimit të synuar të gjenit të synuar, pasi është i përfshirë në rregullimin e sistemit "riparues" të prishjeve të dyfishta të ADN-së dhe ndikon në raportin e proceseve të rikombinimit jo homolog dhe homolog. Prandaj, kërkimi në sistemet e riparimit është shumë i rëndësishëm për të përmirësuar efikasitetin e sistemeve të redaktimit të gjenomit, të cilat luajnë një rol kaq të madh në biologjinë moderne sintetike.

Anëtar korrespondues RAS, Doktor i Shkencave Kimike O. I. Lavrik

Letërsia

Vlasov V.V., Zharkov D.O., Pyshny D.V. // SHKENCA e dorës së parë. 2014. Nr 3-4. fq 84-91.

Kupryushkin M. S., Pyshny D. V., Stetsenko D. A. Fosforilguanidinet. Një klasë e re e analogëve të acidit nukleik // Acta Naturae. 2014. T. 6. Nr 4(23). fq 53-55.

Nemudry A. A., Valetdinova K. R., Medvedev S. P., Zakiyan S. M. Sistemet e redaktimit të gjenomit TALEN dhe CRISPR/Cas - mjete për zbulim // Acta Naturae. 2014. T. 6. Nr. 3. F. 20-42.

Pyshny D.V., Stetsenko D.A. Fosforilguanidinet - analoge të reja kimike të acideve nukleike. // Shkenca e dorës së parë. 2014. Nr 5. F. 6-9.

Shiryaeva A. A., Severinov K. V. Sistemet CRISPR/Cas të baktereve dhe arkeave. Si u bënë komponentët e sistemit imunitar adaptiv të prokariotëve një mjet universal dhe efektiv për modifikimin e gjenomave, studimin e epigjenomeve dhe kontrollin e transkriptimit të gjeneve? / Redaktimi i gjeneve dhe gjenomeve. Ed. S. M. Zakiyan, S. P. Medvedev, E. V. Dementieva, V. V. Vlasov Novosibirsk: Shtëpia Botuese SB RAS, 2016. fq. 133-169.

Barrangou R., Doudna J. A. Aplikimet e teknologjive CRISPR në kërkime dhe më gjerë // Nat. Bioteknol. 2016. V. 34. N. 9. P. 933-941.

Plani:

Hyrje

• 1 Hulumtimet dhe shkencëtarët
• 2 Çështje etike
• 3 Burimet dhe shënimet

Hyrje

Biologjia sintetike Biologjia Sintetike është një term i përdorur prej kohësh për të përshkruar qasjet në biologji që kërkojnë të integrojnë fusha të ndryshme studimi në mënyrë që të krijojnë një qasje më holistike për të kuptuar konceptin e jetës.

Kohët e fundit, termi është përdorur në një kuptim tjetër, duke sinjalizuar një fushë të re studimi që kombinon shkencën dhe inxhinierinë për të hartuar dhe ndërtuar funksione dhe sisteme të reja (jo natyrale) biologjike.

Biologjia sintetike është një drejtim i ri i inxhinierisë gjenetike. Zhvilluar nga një galaktikë e vogël shkencëtarësh. Qëllimet kryesore janë:

1. Mësoni më shumë rreth jetës duke e ndërtuar atë nga atomet dhe molekulat, dhe duke mos e shkëputur atë, siç bëhej më parë.
2. Të bësh inxhinierinë gjenetike të denjë për emrin e saj do të thotë ta shndërrosh atë nga një art në një disiplinë rigoroze që evoluon vazhdimisht, duke standardizuar krijimet e mëparshme artificiale dhe duke i rikombinuar ato për të bërë sisteme të reja, më komplekse të jetesës që nuk ekzistonin më parë në natyrë.
3. Fshini kufirin midis qenieve të gjalla dhe makinave në mënyrë që të arrini në organizma vërtet të programueshëm.

Më shumë se 100 laboratorë në mbarë botën janë të angazhuar në biologjinë sintetike. Puna në këtë fushë është e fragmentuar; Biologu Drew Andy nga Instituti i Teknologjisë në Masaçusets po punon për sistemimin e tyre. Kjo do të bëjë të mundur hartimin e sistemeve të gjalla që sillen në mënyra të parashikueshme (dhe sipas dëshirës) dhe përdorin pjesë të këmbyeshme nga një grup standard gjenesh. Shkencëtarët po përpiqen të krijojnë një bankë gjenetike të gjerë që u lejon atyre të krijojnë çdo organizëm të dëshiruar (për analogji me krijimin e një qarku elektronik nga transistorët industrialë dhe diodat). Banka përbëhet nga biotulla (BioBrick) - fragmente të ADN-së, funksioni i të cilave është i përcaktuar rreptësisht dhe të cilat mund të futen në gjenomën e qelizës për sintezën e një proteine ​​të njohur më parë. Të gjitha biotullat e përzgjedhura janë krijuar për të bashkëvepruar mirë me të gjithë të tjerët në dy nivele:

• mekanike - në mënyrë që ato të mund të prodhohen, ruhen dhe përfshihen lehtësisht në zinxhirin gjenetik;
• softuer - në mënyrë që çdo tullë të dërgojë sinjale të caktuara kimike dhe të ndërveprojë me pjesë të tjera të kodit.

Tani Instituti i Teknologjisë në Masaçusets ka krijuar dhe sistemuar më shumë se 140 biotulla. Vështirësia qëndron në faktin se shumë fragmente të inxhinierisë së ADN-së, kur futen në kodin gjenetik të qelizës marrëse, e shkatërrojnë atë.

Biologjia sintetike është e aftë të krijojë baktere të krijuara që mund të prodhojnë barna komplekse dhe të pakta me çmim të ulët dhe në sasi industriale. Gjenomet e krijuara mund të çojnë në burime alternative të energjisë (sintezën e biokarburanteve) ose baktere që ndihmojnë në largimin e dioksidit të karbonit të tepërt nga atmosfera.

1. Hulumtimet dhe shkencëtarët

Rrënjët e biologjisë sintetike shkojnë në vitin 1989, kur një ekip biologësh nga Cyrihu, i udhëhequr nga Steven Benner, sintetizuan ADN-në që përmbante dy shkronja gjenetike artificiale, përveç katër atyre të njohura (adeninë, citozinë, guaninë dhe timinë) të përdorura nga të gjithë të gjallët. organizmat në Tokë.

Shumica e shkencëtarëve u përmbahen modeleve natyrore; Ata po përpiqen të krijojnë qeliza që janë të rrethuara nga membrana me dy shtresa dhe të mbushura me material gjenetik në formën e ADN-së ose ARN-së.

• Biologu Drew Endy (MIT) po punon për krijimin e një biodetektori për minierat e fshehura: kodi gjenetik i dëshiruar futet në baktere, më pas bakteret spërkaten në zonë. Aty ku ka TNT në tokë (dhe në mënyrë të pashmangshme rrjedh nga miniera), bakteret sintetizojnë një proteinë fluoreshente, pas së cilës minierat mund të zbulohen gjatë natës.

• Një grup shkencëtarësh nga Universiteti Princeton kanë krijuar baktere të ndezura E. coli.

• Biologët nga Universiteti i Bostonit i kanë pajisur bakterin E. coli me një memorie elementare dixhitale binar (ata lidhën dy gjene të reja në bakteret që aktivizohen në antifazë - në varësi të përbërësve kimikë në hyrje, këto baktere "kalojnë" midis dy gjendjeve të qëndrueshme. , si një shkas në transistorë).

• Në vjeshtën e vitit 2003, një grup shkencëtarësh nga Instituti Amerikan për Alternativat e Energjisë Biologjike mblodhën një virus të gjallë bakteriofag phiX174 në vetëm dy javë, duke sintetizuar ADN-në e tij - 5 mijë e 386 çifte nukleotide. Virusi i sintetizuar sillet ngjashëm me viruset natyrale.

• Craig Venter, kreu i Institutit J. Craig Venter (JCVI), është një nga përkrahësit më të shquar të biologjisë sintetike. Ai synon të marrë një organizëm të thjeshtë bazë, mbi të cilin mund të testohet në të ardhmen puna e një shumëllojshmërie të gjerë gjenesh artificiale ose të huazuara. Për më tepër, ky kod universal përmban pjesë nga organizma të ndryshëm, të zgjedhura në mënyrë të tillë që të sigurojnë funksionet bazë të qelizës, duke përfshirë rritjen dhe riprodhimin. Një organizëm i tillë "minimal" do të siguronte kushte ideale për eksperimente me gjenet, pasi nuk do të përmbante asgjë të tepërt. Një ekip shkencëtarësh të JCVI ka paraqitur një patentë në SHBA për një "gjenom bakterial minimal" që është i mjaftueshëm për të mbështetur jetën e një organizmi njëqelizor dhe ka aplikuar për një patentë të ngjashme ndërkombëtare që liston më shumë se 100 vende në të cilat do të mbronte. të drejtat e institutit për kodin.

• Steen Rasmussen, së bashku me kolegët nga Laboratori Kombëtar Amerikan i Los Alamos, synojnë të krijojnë një formë thelbësisht të re të jetës. Kimistët dhe fizikantët synojnë të krijojnë një protocelë, e cila, edhe pse më primitive se një bakter, do të duhet të zotërojë tiparet kryesore të jetës: të prodhojë energjinë e saj, të lindë pasardhës dhe madje të zhvillohet. Këto kërkime mund t'i përgjigjen pyetjes nëse shfaqja e jetës ishte një aksident apo një pashmangshmëri. Protocela, siç është konceptuar nga autori, duhet të jetë sistemi më i thjeshtë i gjallë: acidet yndyrore, disa surfaktant dhe acidi nukleik artificial PNA (PNA, acidi nukleik peptid).

• Steven A. Benner i Fondacionit Amerikan për Evolucionin e Aplikuar Molekular (FfAME) është një nga pionierët e biologjisë sintetike. Në fillim të vitit 2009, ai publikoi librin Jeta, Universi dhe metoda shkencore, në të cilin ai shprehu këndvështrimin e tij se si shkencëtarët modernë po përpiqen të kuptojnë origjinën e jetës dhe në këtë mënyrë të imagjinojnë se si mund të jetë jeta botëve të tjera.

2. Çështjet etike

Disa mbështetës të biologjisë sintetike besojnë se të gjitha gjenomet e reja të krijuara nga shkencëtarët duhet të bëhen pronë e gjithë njerëzimit dhe të përdoren plotësisht lirshëm, pa të drejtat e ndonjë grupi të veçantë për këto kode të jetës.

Pat Mooney, drejtor i organizatës kanadeze ETC Group, e cila merret me çështjet e bioetikës dhe rreziqet e disa arritjeve shkencore për natyrën dhe shoqërinë, beson se një kërkim i tillë është i rrezikshëm, patenta JCVI duhet të revokohet dhe të gjitha të dhënat mbi këtë gjenom duhet të të jetë i mbyllur.

3. Burimet dhe shënimet

• Biologjia sintetike
• Gjenomi i epruvetës i premton botës bekime dhe fatkeqësi
• Një formë e re e jetës lind në djepin e bombës atomike
• Jeta e paparë në një balonë lë të kuptohet për alienët
• Pas naftës: biokarburantet

Kohët e fundit, në vend të inxhinierisë së zakonshme gjenetike, është folur shumë për "biologjinë sintetike" - një qasje e re për të punuar me ADN-në, e cila përfshin krijimin e gjeneve krejtësisht të reja që nuk ekzistojnë në natyrë. Të gjithë janë të interesuar për biologjinë sintetike: shkencëtarë të rinj, biohakerë që e studiojnë atë vetë, si dhe investitorë që investojnë në startup-et biologjike. Shikoni mua shikon se si funksionon kjo degë e re e biologjisë.

Ashtu si çdo manipulim i gjeneve, biologjia sintetike mund të jetë e dobishme dhe shumë e rrezikshme. Drew Andy, një biolog në Universitetin e Stanfordit, e quan këtë "rampa e dënimit", duke e krahasuar biologjinë sintetike me një rampë skateboard që ka dy skaje dhe patinatori rrotullohet mes tyre. Nga njëra anë, biologjia sintetike mund të përdoret për të bërë gjëra të dobishme, për të zgjidhur problemet e urisë, për të kuruar sëmundje dhe për të krijuar organizma të rinj. Nga ana tjetër, ekziston gjithmonë rreziku i krijimit të një virusi vdekjeprurës ose i lëshimit në natyrë të një organizmi që nuk duhej të ekzistonte. Ose edhe - meqenëse qasja DIY është e popullarizuar në komunitetin e biologjisë sintetike - të shkaktojë një valë të re bioterrorizmi.

Si ndryshuan çmimet
për renditjen e ADN-së
(për 1 milion çifte bazë)

Artikull për konkursin “bio/mol/tekst”: Një artikull i botuar së fundmi nga biologët e Harvardit detyroi shumë agjenci lajmesh të lëshojnë shënime: shkencëtarët e kanë kthyer E. coli në një analog biologjik të një kompjuteri, në të cilin rolin e sinjaleve elektrike e luajnë molekulat e shkurtra të ARN-së. Në artikullin tim, do të doja të bëja një përmbledhje të shkurtër të arritjeve të bioinxhinierëve modernë, dhe më pas t'i tregoja publikut të gjerë se si funksionojnë "biokomputerët" dhe çfarë presim prej tyre.

Sponsor i përgjithshëm i konkursit është kompania: furnizuesi më i madh i pajisjeve, reagentëve dhe materialeve harxhuese për kërkimin dhe prodhimin biologjik.

Sponsor i çmimit të audiencës dhe partner i nominimit “Biomedicine Today and Tomorrow” ishte kompania Invitro.

"Libri" sponsor i konkursit - "Alpina Non-Fiction"

Gjatë gjithë ekzistencës së njerëzimit, mënyra kryesore për të mësuar çdo gjë ka qenë vëzhgimi. Aristoteli theu vezët e pulës në faza të ndryshme të inkubacionit dhe skicoi atë që pa, duke u përpjekur më vonë ta shpjegonte atë. Me kalimin e kohës, u shfaq një metodë pak më e besueshme - një eksperiment në të cilin ne kontrollojmë plotësisht kushtet e vëzhgimit. Megjithatë, kohët e fundit shkencëtarët kanë dashur gjithnjë e më shumë të ndërhyjnë në proceset e jetesës, të dalin me gjene të reja të dobishme për njerëzimin, ose thjesht të thyejnë diçka dhe të shohin se çfarë ndodh.

Në biologjinë moderne, çështjet e ndërhyrjes në sistemet e gjalla trajtohen nga biologë sintetikë dhe bioinxhinierë. Ata zhvillojnë qasje racionale për të kontrolluar dhe programuar funksionet qelizore; po studiojnë metoda për krijimin e konstrukteve, qarqeve dhe rrjeteve artificiale gjenetike. Ju ose mund të kërkoni frymëzim në natyrë, duke lëvizur gjenet midis organizmave, ose mund të gjeni sisteme krejtësisht të reja që nuk kanë analoge në botën e gjallë.

Për të kuptuar më mirë materialin, le të rifreskojmë shpejt njohuritë tuaja shkollore.

Aparati gjenetik në 30 sekonda

Parimet moderne themelore të biologjisë molekulare përshkruhen shkurtimisht nga të ashtuquajturat dogma qendrore(Fig. 1): informacioni gjenetik kodon sekuencën e proteinave dhe ruhet në qelizë në formën e ADN-së, dhe ARN mbart informacione rreth aminoacideve në makinën e sintezës molekulare të proteinave - ribozomi. Duhet të futni dy terma: transkriptimi- procesi i sintezës së ARN-së nga një shabllon i ADN-së, - dhe transmetim- procesi i sintezës së proteinave nga aminoacidet duke përdorur një matricë ARN.

Figura 1. Dogma qendrore e biologjisë molekulare. Diagrami tregon proceset kryesore të transmetimit dhe zbatimit të informacionit gjenetik në një qelizë.

Për të dhënë një pasqyrë të detajuar të përparimeve moderne në biologjinë sintetike do të kërkonte një seri të tërë artikujsh, kështu që unë do të kufizohem në disa të zgjedhur, më të dobishëm për njerëzit, ose thjesht zhvillimet më emocionuese.

Le të fillojmë me diçka të thjeshtë - me një ndarje.

Mutagjeneza e drejtuar nga vendi ofron një mënyrë relativisht të thjeshtë për të përcaktuar rolin e një gjeni/proteine ​​të veçantë në proceset qelizore - procesi që ndalon së punuari për shkak të zbërthimit të këtij gjeni ose proteine ​​varet padyshim nga funksioni i tij. Për shembull, ne fikim një gjen të caktuar që na intereson për një bimë → në vend të luleve normale shohim vetëm stamena dhe pistila → përfundim: gjeni është i përfshirë në formimin e pjesëve të luleve. Duket se natyra tashmë është plot me mutantë, kështu që pse të krijoni të reja? Por të gjesh se cili gjen është i fikur në një mutant natyror është shumë më e vështirë sesa ta thyesh atë me dorë i caktuar neve gjenin.

Gjene të huaj

Në vend që të fikni gjenet, mund të provoni të futni gjenet nga speciet e tjera në trup. Kërkimet klasike në fushën e modifikimit gjenetik kanë për qëllim bujqësinë dhe blegtorinë, por kjo nuk do të thotë se nuk mund të zgjidhim probleme më interesante duke përdorur të njëjtat metoda.

Sëmundjet tropikale kohët e fundit kanë tërhequr gjithnjë e më shumë vëmendjen e mediave. Këtu përfshihet virusi Zika, ethet e Dengës dhe malaria. Dhe është infeksioni i fundit që shkakton më shumë shqetësim. Në shekullin e kaluar, Plasmodium falciparum është bërë rezistent ndaj pothuajse të gjitha barnave klasike. Artemisinin, i zhvilluar në vitet 1970 (për zhvillimin e tij, meqë ra fjala, u dha Çmimi Nobel 2015), u bë një shpresë e re për mjekët dhe me të vërtetë çoi në një ulje të mprehtë të vdekshmërisë nga malaria gjatë dekadave të fundit. Tani artemisinina prodhohet komercialisht duke përdorur një rrugë artificiale biokimike - enzimat që kryejnë reaksionet e nevojshme mblidhen nga baktere të ndryshme në një lloj të modifikuar. Nga këndvështrimi i kimistëve-teknologëve, kjo është një zgjidhje e mrekullueshme - ne nuk shqetësohemi për izolimin e produkteve të ndërmjetme, ne shpenzojmë më pak energji në kryerjen e reaksioneve dhe është e lehtë të izolosh produktin - thjesht filtroni bakteret.

Për të zgjidhur problemin e sëmundjeve të shkaktuara nga insektet, ekziston një zgjidhje tjetër - reaksion zinxhir mutagjen , . Emri tingëllon i frikshëm, dhe kjo është kryesisht e vërtetë. Thelbi i metodës është të bëjë një ndryshim në gjenomin e përhapur në të gjithë popullatën, me potencialin për të ndryshuar përfundimisht absolutisht të gjithë organizmat e një specie të caktuar. Figura 2 tregon se si lloji mutant (etiketuar në blu) mund të bëhet dominuese në popullatë. Ne shkelim ligjet Mendeliane të trashëgimisë duke futur enzima që e modifikojnë atë në gjenom.

Duke përdorur një reaksion zinxhir mutagjenik, mushkonjat mund të bëhen të paaftë për të transmetuar malarinë, dhe të gjithë pasardhësit Mushkonja e modifikuar gjithashtu nuk do të jetë në gjendje të infektojë njerëzit.

Për shumë shkencëtarë, reaksioni zinxhir mutagjen është një shqetësim i madh. Një mutacion, pasi futet në gjenomën e një individi të vetëm, përhapet në mënyrë të pakontrolluar në gjenomin e fëmijëve, nipërve, stërnipërve dhe të gjithë brezave të mëvonshëm të popullsisë. Për shkak të kësaj, organizmat "e egër" mund të zhduken nga faqja e dheut.

Një metodë më pak radikale, por shumë e ngjashme tashmë është duke u përdorur. Në Brazil, fabrikat prodhojnë mushkonja GM, pasardhësit e të cilave janë sterile, dhe i lëshojnë ato në natyrë. Kjo ndihmon në reduktimin e numrit të mushkonjave që bartin Dengue, Zika, malarie dhe të ngjashme. Megjithatë, duke qenë se metoda funksionon vetëm në dy gjenerata, nuk ka rrezik që diçka të dalë jashtë kontrollit.

Gjithçka ndodh sipas ligjeve të gjenetikës së popullsisë: meshkujt e modifikuar konkurrojnë në mënyrë të barabartë me meshkujt natyralë për riprodhim, kështu që numri i fëmijëve të qëndrueshëm në brezin e ardhshëm zvogëlohet, që do të thotë se numri zvogëlohet. Fitimi!

Truri në teknikë

Enzimat kufizuese, të njëjtat enzima që redaktuan gjenomet e mushkonjave dhe mizave të frutave, mund të na ndihmojnë gjithashtu në neuroshkencë.

Metoda Brainbow lejoi neuroshkencëtarët të pikturonin çdo neuron në tru (në këtë rast një miu) një ngjyrë individuale. Dhe çështja këtu nuk është vetëm se duket tepër e bukur, por edhe se struktura e trurit është bërë e dallueshme në një nivel më të saktë: tani mund të gjurmojmë lidhjet e neuroneve të vendosura në të njëjtën shtresë të korteksit, të gjejmë më pak shtigjet e dukshme për përcjelljen e sinjaleve, na sjellin pak më afër përpilimit lidhës- hartat e të gjitha kontakteve të neuroneve në tru. Ajo funksionon kështu: disa proteina fluoreshente me ngjyra të ndryshme futen në gjenom dhe kur qeliza diferencohet në një neuron, enzimat kufizuese i fikin rastësisht disa prej tyre. Kështu, çdo neuron ka ngjyrën e vet dhe dallon qartë nga pjesa tjetër (Fig. 3).

Rrjetet, qarqet dhe sythe

Por ne nuk do të ndalemi për një kohë të gjatë në modifikimet dhe futjet e gjeneve të vetme (jo ndërvepruese), sepse i gjithë kompleksiteti dhe ndërlikimi i sistemeve të gjalla është kryesisht për shkak të numrit të madh dhe diversitetit të sistemeve rregullatore që veprojnë si në nivelin e transkriptimit dhe të përkthimit. . Tani dimë mjaftueshëm për rregulloren për t'u përpjekur të krijojmë rrjeteve gjenet që funksionojnë ashtu si dhe kur kemi nevojë për to.

Një nga llojet e rëndësishme të rrjeteve të gjeneve është oshilatorë . Këto janë sisteme që qarkullojnë ndërmjet gjendjeve të shumta. Për shembull, rrjetet osciluese rregullojnë ritmet cirkadiane te kafshët dhe ritmet ditore të cianobaktereve. Oscilatorët artificialë janë një nga temat e para të kërkimit për bioinxhinierët. Bakteret që ndryshojnë ciklikisht ngjyrën si rezultat i një rrethi vicioz të aktivizimit dhe mbylljes së gjeneve të ndryshme (video) u shfaqën në vitin 2008. Një kontroll i tillë "i përkohshëm" mbi prodhimin e proteinave mund të jetë shumë i rëndësishëm, pasi e gjithë natyra jeton në cikle.

Në të njëjtën kohë, artikujt më të rinj flasin për mundësinë e arritjes së ndryshimeve sinkrone të ngjyrave në një koloni të tërë.

Video. Bakteret që lëkunden midis gjendjeve fluoreshente dhe pa ngjyrë.

Një shembull tjetër “me ngjyrë” janë bakteret, të cilat reagojnë ndaj dritës, duke rezultuar në ngjyrën me të cilën janë ndriçuar. Një "TV bakterial" i tillë (shembulli në figurën 4) na hap një mënyrë të re për të kontrolluar gjenomin bakterial, i cili nuk kërkon asnjë ekspozim kimik ndaj kulturës. Në të vërtetë, gjatësi vale të ndryshme të qelizave që rrezatojnë dritë janë diçka si butona në një telekomandë që aktivizojnë sintezën e proteinave të ndryshme.

Figura 4. Shkencëtarët nga Instituti i Teknologjisë në Massachusetts përshkruan logon e universitetit të tyre në një pjatë Petri me baktere të modifikuara ( majtas lart- imazhi që u projektua në koloni).

ARN

Shkencëtarët nuk kanë harruar një lloj tjetër makromolekule - acidet ribonukleike. Le të mos ndalemi tani në rëndësinë e ARN-së për qelizat dhe rolin e saj në proceset e shfaqjes së jetës dhe evolucionit, por le të flasim më shumë për anën praktike të përdorimit të saj në biologjinë sintetike.

Nga njëra anë, ARN-ja është shumë më e larmishme se ADN-ja dhe proteinat: shumë konformacione (struktura hapësinore) e lejojnë ARN-në të luajë çdo rol, nga një bartës i informacionit gjenetik, një receptor/sensor, një kornizë strukturore, deri te aktiviteti enzimatik.

Nga ana tjetër, ARN është jashtëzakonisht e paqëndrueshme në formën e saj të pastër, nuk jeton në një qelizë për një kohë të gjatë dhe puna me të kërkon më shumë kohë dhe përpjekje.

Arsyet për këtë janë paksa joparëndësishme: ARN reagon kimikisht me vetveten dhe njerëzit gjithashtu sekretojnë shumë RNase (enzima që degradojnë ARN) në djersën dhe frymëmarrjen e tyre, e cila vepron si barriera e parë e mbrojtjes kundër viruseve.

Megjithatë, zhvillime të bukura dhe komplekse ka edhe në këtë fushë. Shkencëtarët nga Universiteti i Harvardit kanë zhvilluar biosensorë ARN: qelizat e modifikuara prodhojnë ARN-të njohëse, të cilat më pas aplikohen në letër në formën e një ekstrakti qelizor. Këto shirita testimi janë tharë dhe mund të ruhen për një kohë të gjatë. Kur përdoret, uji dhe një mostër aplikohen në to, receptori ARN njeh një objektiv të caktuar dhe shkakton sintezën e një proteine ​​me ngjyrë (Fig. 5).

Kjo prodhon analizues të lirë, të qëndrueshëm dhe të saktë që mund të përdorin një pikë pështymë ose gjak për të identifikuar një sëmundje ose infeksion në një minutë jashtë laboratorit kudo në botë.

Biokomputer

Nga një rishikim i arritjeve të përgjithshme të biologjisë sintetike, tani mund të kalojmë në shqyrtimin e premtuar të temës së "biocomputers". Pjesa më e vështirë e materialit na pret përpara, por kjo nuk e bën atë më pak interesant dhe të bukur. Së pari, le të kujtojmë se çfarë bëjnë pajisjet kompjuterike: ato marrin sinjale të caktuara si hyrje, i përpunojnë ato (për shembull, krahasojnë, mbledhin, zgjidhni një nga disa) dhe më pas prodhojnë një dalje që korrespondon me të dhënat hyrëse.

Të gjithë organizmat e gjallë janë formalisht biokomputera: bazuar në kushtet e jashtme (drita, disponueshmëria e ushqimit, dendësia e popullsisë dhe shumë të tjera), ata vendosin se cilat proteina të sintetizojnë, në cilin drejtim të lëvizin, kur të riprodhohen dhe të bëjnë rezerva... Por vetëm të gjitha këto veprime - jo ato që duam të marrim. Biologët sintetikë duan të përcaktojnë vetë sinjalet, procesin e "llogaritjes" dhe rezultatin. Pse na duhet kjo? Aplikimet e "kompjuterisë së gjallë" mund të gjenden në bioteknologji, mjekësi, madje edhe në vetë veprimtarinë shkencore. Ato do të na ndihmojnë të arrijmë një automatizim të konsiderueshëm të proceseve, qofshin testimi i gjakut apo monitorimi i një procesi bioteknologjik. Dhe tani është e mundur në shumë mënyra për ta zbatuar këtë.

Shembull i mirë është operoni i laktozës, puna e të cilit fillon vetëm kur plotësohen dy kushte: KA laktozë DHE NUK KA glukozë. Funksionimi i operonit - dalje; glukoza, laktoza - inputet, kushtet - përpunimi.

Logjika

Një element i rëndësishëm në llogaritjet janë portat logjike (të ashtuquajturat valvulave), duke kryer operacione bazë si AND, OSE, JO, e kështu me radhë. Ato ju lejojnë të reduktoni numrin e sinjaleve, bëjnë të mundur shtimin e degëzimit (nëse... atëherë... etj.) në një program të ardhshëm. Skema të tilla mund të zbatohen si në nivelin e gjenit (Fig. 6) ashtu edhe në fazën e përkthimit duke përdorur molekula të shkurtra të sintetizuara të ARN-së. Zinxhirët e proteinave aktivizues dhe shtypës mund të konsiderohen fare mirë transistorë.

Kujtesa

Një kompjuter është i paimagjinueshëm pa kujtesë, dhe biologët e kuptojnë këtë. Artikulli i parë mbi kujtesën artificiale biologjike u botua në vitin 2000. Duke përdorur një sinjal të jashtëm, shkencëtarët ishin në gjendje të kalonin qelizën midis dy gjendjeve të qëndrueshme (për shembull, midis sintezës së dy proteinave të ndryshme), të cilat formalisht janë një pjesë e vetme e kujtesës (Fig. 7).

Figura 7. Diagrami i ndërrimit të gjeneve. Induktorët 1 Dhe 2 - sinjalet e kontrollit, gjenet e shtypësit sigurojnë funksionimin e njëkohshëm të vetëm gjysmës (një nga dy gjendjet) të sistemit.

Elementë të tillë bazë hapin hapësirë ​​të madhe për imagjinatën - për shembull, ka skema që numërojnë numrin e ngjarjeve që përcaktojnë kufijtë e dritës dhe hijes... Por ka ende një rrugë të gjatë kërkimi, idesh dhe zbulimesh përpara.

iGEM

Është e vështirë të besohet, por biologjia sintetike ka një pengesë mjaft të ulët për hyrjen (sigurisht, vetëm nëse keni dëshirë dhe njohuri). Si është e mundur kjo? Rruga shtrihet përmes konkurrencës iGEM (Makinë Ndërkombëtare e Inxhinieruar Gjenetikisht), e themeluar në vitin 2004. Tani mund të marrin pjesë ekipe me deri në gjashtë persona nga nxënës shkollash dhe studentë bachelor (ekziston gjithashtu një seksion i veçantë për të gjithë ata që janë "më të vjetër").

iGEM ​​është një biohakathon i vërtetë: në frymë, konkurrenca është shumë afër lëvizjes biohacking, e cila po fiton popullaritet gjatë 10 viteve të fundit. Në pranverë, ekipet regjistrohen dhe dalin me një ide projekti. Gjatë verës do t'u duhet t'u mësojnë baktereve (si objekti më standard dhe i preferuar) diçka të re dhe të pazakontë.

Kjo, natyrisht, kërkon praninë e një laboratori, aftësinë për të menduar në mënyrë jo të parëndësishme, trajnim të mirë teorik dhe aftësi laboratorike të zhvilluara siç duhet.

Por me reagentët dhe materialet fillestare, gjithçka është shumë më interesante: MIT përmban një "regjistër të pjesëve rezervë biologjike standarde" - një bazë të dhënash të komponentëve të thjeshtë si plazmidet, abetaret, promotorët, terminatorët, proteinat, domenet e proteinave dhe shumë më tepër (Fig. 8), të cilat ruhen në formatin e molekulave të ADN-së. Tani ka mbi 20,000 pjesë të regjistruara, kështu që mund të gjeni pothuajse çdo gjë nga proteinat klasike fluoreshente deri te sensorët e metaleve të rënda dhe të famshmet CRISPR/Cas. Pasi komiteti organizativ miraton projektin e ekipit të regjistruar, atyre u dërgohen të gjithë komponentët e nevojshëm nga regjistri.

Fituesi zgjidhet nga një panel prej 120 shkencëtarësh të njohur në konferencën vjetore të vjeshtës në Boston.

Si shembull, unë do t'ju tregoj për një nga projektet e studentëve në Imperial College London ( Imperial College London), i cili fitoi Çmimin e Madh në 2016. Ideja kryesore është të rregullohet raporti i specieve të baktereve në kulturat e përbashkëta. Kjo më tej mund të bëjë të mundur realizimin e plotë të potencialit të të gjithë ekosistemet sintetike. Nxënësit kombinuan një sistem bakterial ndjenjat e kuorumit(me të cilat bakteret komunikojnë dhe koordinojnë sjelljen e tyre brenda një specieje), qarqet llogaritëse nga ARN që krahasojnë sinjalet e kuorumit të specieve të ndryshme dhe proteinat që pengojnë rritjen (qarku i përgjithshëm tregohet në Fig. 8). Kështu, bakteret janë gjithmonë të vetëdijshëm për numrin e të gjitha specieve dhe për shkak të frenuesve të rritjes ato janë në gjendje të mbajnë raportin e tij konstant. Krahasuesit e ARN-së u zhvilluan nga e para dhe u prezantua gjithashtu softueri për regjistrimin dhe analizimin e të dhënave të rritjes së bashkëkulturës.

Kjo ngjarje është mjaft e popullarizuar në qarqet universitare, numri i pjesëmarrësve arrin në pesë mijë njerëz, madje edhe në Rusi së fundmi i saj

Bakteret treguese, të cilat ndryshojnë ngjyrën në prani të substancave të caktuara, u shfaqën në vitin 2010. Në fillim, "sensorët e gjallë" u përdorën për të zbuluar ndotjen me merkur në ujë, por shpejt filluan të përdoren kudo. Që nga viti 2015, profesioni i gjuetarit të pigmenteve është bërë i kërkuar, duke gjetur bojëra të rralla dhe gjenet e tyre në bimë dhe kafshë ekzotike. Rreth vitit 2040, erdhën në modë kosi me baktere të acidit laktik GM E. chromi, të cilët ndihmojnë në diagnostikimin e sëmundjeve të zorrëve nga ngjyra e shkarkimit. Dhjetë vjet më vonë, Fronti Çlirimtar i Portokallisë (OLF) doli në skenën politike, një organizatë terroriste që bën fushatë për ruajtjen e ngjyrës natyrale portokalli të frutave. Në fund të viteve 2070, divizioni i klimës i Google mbushi atmosferën me mikrobe që ngjyrosin ajrin kur nivelet e dioksidit të karbonit arrijnë nivele të rrezikshme. "Kur mëngjesi bëhet i kuq, Google thotë, "Rrezik!"," shpjegon një vjershë popullore për çerdhe. Dhe megjithëse parashikimet e para të Daisy Ginsberg nuk u realizuan, kjo është pikërisht e ardhmja që na përgatit biologjia sintetike dhe aftësia për të krijuar forma të reja të jetës.

Organizmat sintetikë për të rivendosur ekuilibrin e ekosistemeve natyrore në një epokë zhdukjeje masive. Ilustrimi tregon një biofilm vetë-përsëritës që largon ndotësit e ajrit.

Biologjia moderne, veçanërisht një fushë kaq komplekse si biologjia sintetike, nuk duket si një hobi i përshtatshëm për një projektues dhe arkitekt. Por pas kësaj ka një koncept të qartë: sipas Daisy Ginsberg, parimi themelor i dizajnit është ndryshimi i mjedisit natyror për dhe për njerëzit. Prandaj, të paktën që nga Revolucioni Industrial i shekullit të 18-të, dizajni ka qenë i zënë duke "përkthyer" nga gjuha e zgjidhjeve të reja teknologjike dhe koncepteve shkencore në gjuhën e gjërave, produkteve të prodhuara në masë që na rrethojnë kudo. Motori me djegie të brendshme është inxhinierik, makina tashmë është projektuar; element piezoelektrik - fizikë, çakmak - dizajn.

Për Ginsberg, dizajni është ai që dallon objektet natyrore nga kulturore, natyrore nga ato të krijuara nga njeriu; atë që ne kontrollojmë nga ajo që është e pakontrollueshme. Në këtë kuptim, mushkonjat GM të zhvilluara nga kompania britanike Oxitec janë gjithashtu një produkt dizajner. Megjithëse nuk prodhojnë pasardhës të qëndrueshëm, në natyrë ata konkurrojnë me sukses për çiftëzimin me homologët e tyre të egër dhe zvogëlojnë numrin e bartësve të malaries dhe infeksioneve të tjera të rrezikshme. "Orizi i artë" duhet të quhet gjithashtu një produkt dizajni, që përmban një sasi të konsiderueshme beta-karoten dhe i aftë për të zgjidhur problemin e mungesës së vitaminës A në disa vende të botës së tretë. Dhe sigurisht rezultati i dizajnit është një tendosje sintetike e laboratorit Mycoplasma me një gjenom të marrë artificialisht. Organizmat e rinj me funksione të reja janë rezultat i aplikimit të të menduarit dizajnues, vetëm në fushën e biologjisë sintetike.

Patologjitë sintetike (2009−2010) Një opsion alarmues: gjenet artificiale përfundojnë në mikrobet e zakonshme dhe çojnë në shfaqjen e sëmundjeve të reja të çuditshme. Daisy Ginsberg: "Kjo është një specie e re - një hibrid bakteresh që prodhojnë fibra qelqi dhe baktere që reagojnë ndaj ndotjes së ajrit."

Progresi kundrejt evolucionit

Nëse dizajni është kufiri që ndan natyrën nga kulturore, atëherë nuk duhet të supozojmë se zonat në të dyja anët janë në konflikt. Kultura del nga natyra dhe e përmirëson atë - të paktën nga pikëpamja njerëzore. E natyrshme është një produkt i evolucionit, i cili gjithmonë i përgjigjet sfidave të momentit dhe është i paaftë për planifikim apo dizajn inteligjent. Evolucioni nuk është i njohur me konceptin "më të mirë" arinjtë modernë nuk janë më të mirë se dinosaurët, ata thjesht janë përshtatur më mirë me kushtet e sotme. Bota kulturore po zhvillohet, duke iu bindur ligjeve të përparimit njerëzor: një llambë inkandeshente është më e mirë se qirinjtë dhe pishtarët, një LED është më e mirë se një filament tungsteni.

Enë për rritjen e organizmave elektrosintetikë: qeliza artificiale në faza të ndryshme të rritjes.

Megjithatë, në fushën e projektimit të qenieve të gjalla, deri vonë, një person mund të merrte pjesë vetëm në evolucion, duke drejtuar veprimin e përzgjedhjes artificiale - derisa të kishim në duart tona mjetet e manipulimit të gjenomit, mjete të fuqishme përparimi, të cilat mund të jenë krahasuar me shfaqjen e prodhimit të makinerive precize. Sot, këto teknologji janë gati të ndryshojnë vetë "natyrën e natyrës", për të transformuar edhe një herë botën - dhe ndërkohë Daisy Ginsberg po përpiqet të kuptojë se si do të duket.

Ashtu si shumë biologë, artisti e konsideron atë që po ndodh në këtë zonë si një revolucion të ri: “Kostoja e sekuencës dhe sintezës së ADN-së po bie me shpejtësi. Teknologjitë e modifikimit gjenetik CRISPR kanë rritur gamën e mundësive të disponueshme. Çdo vit diçka ndryshon”, tha Daisy, duke mbajtur një leksion në forumin PopTech. - Sigurisht, mikrobet GM do të duket se pastrojnë ndotjen e naftës ose normalizojnë aciditetin e tokës. Përdorimi i mushkonjave të modifikuara është tashmë një realitet.”

Alexandra Daisy Ginsberg, Sascha Pohflepp, Andrew Stellitano Organizmat GM të krijuar për misione hapësinore në distanca të gjata dhe të aftë për t'u ofruar astronautëve ushqime të shijshme. Daisy Ginsberg: "Shtresë pas shtrese e frutave artificiale prodhohet nga bakteret që mund të shfrytëzojnë energjinë e energjisë elektrike në vend të dritës së diellit."

Mbretëria sintetike

Organizmat plotësisht sintetikë janë produkte të përparimit teknologjik, jo të evolucionit biologjik dhe nuk janë aspak të detyruar të imitojnë qeniet natyrore. Duke pasur vetëm një bazë të përbashkët biokimike me ta, ata së shpejti janë gati të ndahen në degën e tyre në pemën e jetës. Supermbretëria është në të njëjtin nivel me bakteret, arkeat dhe eukariotët, duke u zhvilluar sipas ligjeve të veta, të cilat përcaktohen nga natyra dhe njerëzit. Funksionimi i këtyre ligjeve është subjekti kryesor i interesit për Daisy Ginsberg. Si do të dukej një fabrikë kur të shndërrohej në një fabrikë të gjallë? Dizajni i arsyeshëm do t'i përgjigjet kësaj: si një punëtori e specializuar që prodhon një pjesë nga një biopolimer. Kur piqet, bie nga fruti i hapur dhe është gati për t'u bashkuar me fruta të tjera të bimëve sintetike për të prodhuar një pajisje të dobishme të plotë.

Është domethënëse që në një seri skicash nga Growth Assembly, të krijuara në vitin 2009, një pajisje e tillë rezulton të jetë një spërkatës herbicid - një mjet që është jetik për një person që jeton në një botë të lirisë së plotë të bioteknologjisë. Artistja nuk mbyll një sy ndaj rreziqeve të mundshme të një të ardhmeje të tillë dhe në projektin e Mbretërisë Sintetike ajo paraqiti një sërë pasojash mjaft të frikshme, parandalimi i të cilave duhet të kujdeset paraprakisht. Sipas mendimit të Ginsberg, transferimi horizontal i gjeneve midis organizmave sintetikë dhe natyrorë mund të çojë në mikrobet në dhëmbë që prodhojnë, për shembull, pigmente, duke i lyer ato me ngjyra të ndezura dhe "rrjedhja gjenetike" nga një fabrikë bioelektronike mund të çojë në një epidemi të zhvillimit të fosforeshentit. gurët në veshka.

Pajisja, një spërkatës herbicid, rritet në bimë GM në formën e pjesëve individuale. Daisy Ginsberg: "Produktet nuk kanë më nevojë të dërgohen nëpër botë, vetëm farat duhet të dorëzohen."

Megjithatë, edhe kjo nuk i bën bioteknologjitë të dallohen shumë midis arritjeve njerëzore: asnjë nga teknologjitë e mëparshme apo ekzistuese nuk është pa efekte anësore negative. Rritja e qytetërimit modern ka çuar tashmë në një rënie kaq të shpejtë të biodiversitetit që shkencëtarët e quajnë me besim Zhdukja e Gjashtë Globale në historinë e jetës në Tokë. Por, ashtu si hapat e mëparshëm në zhvillim bënë të mundur zgjidhjen e shumë problemeve të krijuara nga teknologjitë e mëparshme, biologjia sintetike është gati të "kurojë" biosferën e planetit. Slugat artificiale për të rivendosur ekuilibrin acid-bazë të tokës, iriq artificialë për të shpërndarë farat, madje edhe organizma të çuditshëm të tejdukshëm që infektojnë bimët dhe filtrojnë lëngjet e tyre për të hequr patogjenët - një tjetër projekt i Daisy Ginsberg dhe një tjetër prekje e së ardhmes bioteknike. Nëse besojmë se përparimi vërtet çon nga e mira në më të mirë, atëherë mund të pajtohemi se kjo është pikërisht ajo që do të jetë.

Alexandra Daisy Ginsberg, Londër

Arsimi: Universiteti i Kembrixhit (arkitekturë), Universiteti i Stanfordit (dizajn), Kolegji Mbretëror i Artit (dizajni i ndërveprimit)