Генно-модифицированные деревья, из которых получаются огнеупорные пиломатериалы для домов. Модифицированные органы, которые не будут отвергнуты. Синтетические микробы, которые следят за вашим кишечником, чтобы обнаружить вторгшиеся болезнетворные организмы и убить их до того, как вы заболеете.
Это лишь некоторые из захватывающих достижений, которые, вероятно, появятся в 20-летней области инженерной биологии или синтетической биологии, которая в настоящее время достаточно зрела, чтобы обеспечить решения ряда социальных проблем, согласно новая дорожная карта, опубликованная сегодня (19 июня) Консорциумом инженерно-биологических исследований, государственно-частным партнерством, частично финансируемым Национальным научным фондом и сосредоточенным в Калифорнийском университете в Беркли.
Дорожная карта - это работа более 80 ученых и инженеров из различных областей, представляющих более 30 университетов и дюжину компаний. Несмотря на то, что отчет является техническим, он убедительно доказывает, что федеральное правительство должно инвестировать в эту область не только для улучшения здоровья населения, продовольственных культур и окружающей среды, но и для подпитки экономики и сохранения лидерства страны в области синтетической биологии. Отчет выходит в преддверии главной технической конференции года по синтетической биологии «Синтетическая биология 2019: инженерия, эволюция и дизайн», которая пройдет 23-27 июня в Нью-Йорке.
Инженерная биология/синтетическая биология охватывает широкий круг текущих задач, включая генетическую модификацию сельскохозяйственных культур, создание микробов для производства лекарств, ароматизаторов и биотоплива, редактирование генов свиней и собак с использованием CRISPR-Cas9 и генную терапию человека. Но эти успехи - лишь прелюдия к более сложной биологической инженерии, которая появится в будущем, и в отчете изложены возможности и проблемы, в том числе вопрос о том, сделают ли Соединенные Штаты это приоритетом исследований.
«Вопрос к правительству заключается в том, если все эти пути теперь открыты для развития биотехнологии, как США как стране удается оставаться впереди в этих разработках?», - сказал Дуглас Фридман, один из лидеров проект дорожной карты и исполнительный директор Консорциума инженерно-биологических исследований. «Эта область способна оказать действительно большое влияние на общество, и нам необходимо определить инженерную биологию в качестве национального приоритета, организоваться вокруг этого национального приоритета и действовать на его основе».
Китай и Великобритания сделали инженерную биологию/синтетическую биологию - что означает использование того, что мы знаем о генетике растений и животных, а затем настройку определенных генов, чтобы заставить эти организмы делать новые вещи - краеугольным камнем своих национальных исследований предприятие.
Следуя этому примеру, Палата представителей США провела в марте слушания для обсуждения Закона об исследованиях и разработках в области инженерной биологии от 2019 года, законопроекта, призванного «предусмотреть скоординированную федеральную исследовательскую программу для обеспечения постоянного лидерства Соединенных Штатов в инженерная биология.«Это сделало бы инженерную биологию национальной инициативой, эквивалентной недавним обязательствам страны по квантовым информационным системам и нанотехнологиям.
«Что делает эта дорожная карта и что сделали все наши сотрудники в этом проекте, так это то, что в течение следующих 20 лет мы должны представить, куда мы должны пойти со всей этой работой», - сказала Эмили Ауранд, руководившая дорожной картой. проект для EBRC. «Цель состояла в том, чтобы рассмотреть, как можно расширить применение науки для решения социальных проблем, представить широту и сложность того, что мы можем сделать с биологией и биологическими системами, чтобы сделать мир лучше, чище и интереснее».
"Эта дорожная карта представляет собой подробное техническое руководство, которое, я уверен, продвинет область синтетической биологии далеко в будущее. Это не застойный документ, а документ, который будет постоянно развиваться с течением времени в ответ на неожиданные изменения. развития в этой области и потребности общества.", сказал Джей Кислинг, профессор химической и биомолекулярной инженерии Калифорнийского университета в Беркли и председатель рабочей группы EBRC по разработке дорожной карты.
Дорожная карта будет направлять инвестиции всех государственных учреждений, включая Министерство энергетики, Министерство обороны и Национальные институты здравоохранения, а также NSF.
«Дорожная карта EBRC представляет собой знаковое достижение всего сообщества синтетической биологии и инженерной биологии», - сказала Тереза Гуд, заместитель директора отдела молекулярной и клеточной биологии в Национальном научном фонде и сопредседатель Межведомственная рабочая группа по синтетической биологии на уровне Белого дома. «Дорожная карта - это первый технический документ научного сообщества США, в котором изложен путь к достижению перспектив синтетической биологии и ориентиры для ученых, инженеров и политиков».
Яблоки, мясо и ТГК
Некоторые продукты инженерной биологии уже представлены на рынке: не темнеющие яблоки; противомалярийный препарат, вырабатываемый бактериями; кукуруза, производящая собственный инсектицид. Один стартап из Беркли разрабатывает клетки животных для выращивания мяса в тарелке. Стартап Emeryville выращивает текстиль в лаборатории. Дочерняя компания Калифорнийского университета в Беркли создает ТГК и КБД медицинского качества, два основных ингредиента марихуаны, а другая компания производит пивные дрожжи, которые придают пиву хмелевой вкус, но без хмеля..
Но многое из этого по-прежнему делается в небольших масштабах; впереди более масштабные проекты. Биоинженеры Калифорнийского университета в Беркли пытаются модифицировать микробы, чтобы их можно было выращивать в пищу или производить лекарства, которые помогут людям выжить на Луне или Марсе.
Другие пытаются изменить микробиом коров и других жвачных животных, чтобы они могли лучше переваривать свой корм, поглощать больше питательных веществ и производить меньше метана, что способствует изменению климата. С повышением температуры и менее предсказуемым дождем ученые также пытаются модифицировать сельскохозяйственные культуры, чтобы они лучше выдерживали жару, засуху и более соленую почву.
А как насчет модифицированных микробов, морских водорослей или других океанских или пресноводных растений - или даже животных, таких как мидии, - которые естественным образом удаляют загрязняющие вещества и токсины из наших озер и океана, включая нефть и пластик?
«Если вы оглянетесь назад в историю, ученые и инженеры научились регулярно изменять физический мир с помощью физики и машиностроения, научились регулярно изменять химический мир с помощью химии и химической инженерии», - сказал Фридман. «Следующее, что нужно сделать, это выяснить, как использовать биологический мир посредством модификаций, которые могут помочь людям так, как иначе было бы невозможно. Мы находимся на грани того, чтобы сделать это с помощью биологии».
Несмотря на то, что в прошлом некоторые генетически модифицированные организмы вызывали споры, Фридман говорит, что научное сообщество стремится взаимодействовать с общественностью до их представления.
Важно, чтобы исследовательское сообщество, особенно те, кто думает о потребительских продуктах и технологиях, говорило об этических, правовых и социальных последствиях на раннем этапе и часто иначе, чем мы видели в биотехнологических разработках в прошлое, - сказал он.
На самом деле преимущества инженерной биологии настолько велики, что мы просто не можем игнорировать эту область.
«Возможности огромны», - сказал Фридман.
Отчет: