Pirmasis pasaulyje biologinis teleporteris ir neįtikėtinos jo galimybės: žmonija baigia pasiekti tokį lygį, kai galės per nuotolį pasėti gyvybę kitoje planetoje? ()
Naudodami vien skaitmeninį failą, mokslininkai pagamino paprastą gripo virusą.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Pirmasis biologinis teleporteris stovi apatiniame pastato aukšte, San Diege, kur įsikūrusi Synthetic Genomics Inc. (SGI) ir primena didžiulį įrankių vežimėlį.
Įrenginys iš tiesų yra mažų aparatų ir laboratorijų robotų konglomeratas, sujungtas į vieną didelę mašiną. Bet ji gali atlikti kai ką iki šiol neregėto: panaudodama skaitmeninius duomenis ji gali spausdinti virusus.Vykdydami eksperimentus, SGI mokslininkai, panaudodami genetines instrukcijas, siunčiamas iš kitų pastato vietų, automatiškai gamino gripo viruso DNR. Jie taip pat pagamino veikiantį bakteriofagą – virusą, užkrečiantį bakterijas.
Nors iš DNR dalių virusai yra buvę pagaminti ir anksčiau, tai buvo pirmas atvejis, kai tai buvo atlikta automatiškai, be žmonių rankų.
Įrenginys, pavadintas „skaitmeninis–biologinis konverteris“ (SBK) buvo pristatytas gegužę. Nors tai tik prototipas, tokie instrumentai vieną dieną iš ligų protrūkių židinių galėtų transliuoti biologinę informaciją vakcinų gamintojams, ar spausdinti personalizuotus vaistus ligoniams.
„Maždaug dešimtmetį svajojome apie galimybę persiųsti gyvybės formas,“ sako Juan Enriquez, vadovaujantis į SGI investavusios rizikos kapitalo firmos Excel Ventures direktorius, kuris įsivaizduoja naują Pramonės revoliuciją, kur SBK atliktų medvilnės verpimo staklių vaidmenį.
Craigas Venteris, biologas atsiskyrėlis įsteigęs Synthetic Genomics 2005 metais, bet nebeužsiimantis kasdiene jos veikla, sakė netgi manantis, kad bus įmanoma perduoti gyvybės formas tarp planetų.
„Jis kalbėjo su Elonu Musku“ apie tai, sako Dan Gibson, SGI DNR technologijų viceprezidentas.
Gripo virusai
Kitaip nei Venteris, pagarsėjęs drąsiais ir dideliais moksliniais planais, Gibsonas yra konservatyvesnis, nors irgi gerai žinomas tarp biologų dėl „Gibsono sąrankos,“ reakcijos, sujungiančios mažas, laboratorijoje pagamintas DNR atkarpas į daug didesnius genus.
SGI BioXP 3200, komercinis DNR spausdintuvas yra SBK pagrindas.
Kai Gibsonas, sėdėdamas biure, pasiunčia žinutę į konverterį, šis pradeda veikti, naudodamas iš anksto įdėtas medžiagas. Žinutę jis galėtų atsiųsti iš bet kur.
Gegužės antroje pusėje Gibsono komanda atskleidė kaip jie prietaisu kūrė DNR, RNR, baltymus ir virusus „automatiškai, iš skaitmeniškai perduotų DNR sekų be žmogaus įsikišimo.“
Konverterio kūrimas prasidėjo maždaug 2013 metais, kai SGI ir vaistų gamintojas Novartis atliko bandymus, ar būtų galima naudoti gripo protrūkių duomenis labai sparčiam pradinių virusų, iš kurių gaminama vakcina, kūrimui.
Proga pasitaikė kovą, kai Kinijos valdžia pranešė apie H7N9 gripo infekcijas ir paskelbė viruso DNR seką internete. „Tai buvo Velykų sekmadienis,“ prisimena Gibsonas, „kai gavau elektroninį laišką, kad H7N9 paukščių gripas sėja baimę Kinijoje. Tad viruso DNR seką gavome labai greitai.“
Po dviejų dienų, be jokio tiesioginio kontakto su pavyzdžiu, naudodami tik skaitmenizuotą seką, SGI Gibsono DNR spausdintuvu susintetino H ir N genus. Šios DNR atkarpos buvo nugabentos į Novartis, kur iš jų buvo sukurti virusai, turintys naują genetinę informaciją – tokie naudojami vakcinos gamybai. Gibsonas sako, kad būtent tada gimė skaitmeninio–biologinio konverterio idėja. „Pasakiau, „O ar negalėtume visko apjungti vienoje dėžėje?““ prisimena jis.
Gibsonas tikis šį prietaisą paversti pelningu verslu. Įsivaizduokite, sako jis, kad Ligų kontrolės ir prevencijos centrai Atlantoje išsiaiškina tokių epidemijas galinčių sukelti ligų, kaip Ebolos virusas, antikūnų genetines instrukcijas. Šis kodas galėtų būti skaitmeniškai nusiųstas į konverterius „visose pasaulio ligoninėse“ ir būtų pradėta antidoto gamyba. „Manau, tai įvyks ir ne tolimoje ateityje.“
Klaidos problemos
Nors galimybė užprogramuoti gyvybę ir priversti ją atsirasti kitoje vietoje stulbina, dėl biologinės teleportacijos naudos vis dar diskutuojama. Mažo kiekio pradinių virusų vakcinos gamybai sukūrimas svarbus, bet tai tik vienas pakankamo visai šaliai vakcinos kiekio gamybos proceso žingsnis. Gripo vakcinoms naudojami susilpninti virusai paprastai auginami trilijonais vištų kiaušiniuose – o tai pusmetį trunkantis, kruopščiai suplanuotas darbas.
O DNR gijose, kuriamose SGI konverteriu, vis vien gali pasitaikyti klaidų ar atsitiktinių mutacijų. „Šis mutacijų lygis, bandant gaminti vakcinas ar vaistus, būtų nepriimtinai aukštas,“ e. laišku pakomentavo Albertos universiteto virusologas Davidas Evansas. „FDA rinktųsi naudoti karves.“
Tačiau Evansas pažymi, kad „nors šis žingsnis nėra naujiena, visko apjungimas į aparatą, gaminantį funkcionuojančią DNR išties įspūdingas … Ištaisius klaidų problemą, tai būtų prietaisas, kurio norėtų visi.“
Gibsonas sako sprendžiantis klaidų problemą, o taip pat stengiasi sumažinti konverterio gabaritus. Dabar jis užima maždaug tiek pat vietos, kaip Fiat 500 automobilis.
Panspermija
SGI dar nesukūrė „spausdintos gyvybės“ – dauguma biologų virusų nelaiko gyvais. Bet tai pasiekiama. 2016 metais SGI paskelbė sukūrusi „minimalią ląstelę“, bakteriją, turinčią mažiausią genomą, kuri galėtų būti naudojama kaip savotiška tuščia kasetė, į kurią galima įrašyti naujas genetines instrukcijas. Gibsonas sako, kad jeigu jau „minimali ląstelė yra paprasčiausia gyvybės forma“, būtų logiška pabandyti ją atspausdinti.
Kai kurie SGI rėmėjai, taip pat ir Venteris, svarsto, kad didžiausias gyvybės spausdintuvo tikslas būtų siuntinėti gyvybę tarp planetų. Pagal vieną scenarijų, genų sekoskaitos mašina galėtų būti pasiųsta į Marsą ir nuskaityti ten rastų bet kokių gyvybės – ar beveik gyvybės – formų genetinį kodą.
Šie duomenys paskui galėtų būti perduoti į Žemėje – tikriausiai didelio saugumo laboratorijoje – esantį konverterį, kuriuo būtų atkuriama nežemiška gyvybė. SGI komanda su NASA mokslininkais Mohovės dykumoje 2013 metais bandė šios teorijos aspektus. „Į tyrimų autobusą sukrovėme visą reikiamą įrangą, izoliavome kelis bandinius ir nuskaitėme jų kodą,“ sako Gibsonas.
Gyvybės duomenų siuntimas į kosmosą būtų dar įdomesnis. Pagal vieną gyvybės atsiradimo Žemėje teoriją, vadinamąją panspermiją, ją čia atnešė meteoras ar kometa. Biologinių konverterių siuntimas į kosmosą galėtų būti savotiškas žmonijos būdas atsidėkoti, pasėjant gyvybę kitur, svarsto Enriquez.
„[Noriu] ką nors atlikti už šio pasaulio ribų, nusiųsti vieną iš šių daiktų į Marsą ir spausdinti kurą ar atmosferos dalis, ar maistingas medžiagas,“ sako jis.
Tai kelia klausimą, kokia gyvybės forma, ar kokia genų seka, būtų pasiųsta pirmoji. Kaip žinia, Venteris (slaptai), kaip pirmosios atskiro žmogaus genomo sekos pavyzdį, publikuotą 2003 metais, panaudojo savo paties DNR.
Paklausti, ar Venteris dabar ketina atkurti savo genomą kitoje planetoje, tiek Gibson, tiek Enriquezas atsakė taip pat: „Nekomentuosiu.“
Brian Alexander
technologyreview.com