От чтения к написанию генетического кода

Создатель первой синтетической клетки Крейг Вентер рассказал о перспективах применения своей работы

Перспективы использования синтетических клеток

ТЕКСТ: Александра Борисова

ФОТО: gizmodo.com

Синтетический геном позволит создать экономически выгодное биотопливо, сделать за час вакцину от нового штамма гриппа, а также новые пищевые продукты, считает пионер синтетической биологии Крейг Вентер. Он, однако, полагает, что время использования секвенирования генома в рутинном здравоохранении еще не пришло.

В эти дни в Сан-Диего проходит конференция Американского химического общества, объединяющего около 11 тыс. исследователей-химиков по всему миру. Самые интересные темы, как водится, лежат на стыке наук – химии, биологии, материаловедения, физики. Пленарные доклады были посвящены технологиям регенеративной медицины для пожилых людей и пострадавших от травм, созданию синтетических кровеносных сосудов, возможностям химии в криминалистике, а также перспективам производства водорода для альтернативной энергетики с помощью АЭС. Также с пленарным докладом выступил Крейг Вентер – создатель первой синтетической клетки, известный не только выдающимися научными открытиями, но и планами по коммерциализации геномики и даже попыткой самоубийства во время войны во Вьетнаме.

В Сан-Диего Вентер выступил с обзорным докладом «От чтения к написанию генетического кода», в котором задал ориентиры для направления работ с использованием синтетической клетки.

Он выразил уверенность, что искусственный генетический код откроет людям XXI века новые виды топлива, высокоэффективные лекарства, продукты, источники питьевой воды и многое другое.

Вентер также был одним из лидеров гонки в расшифровке генома человека. Его частный исследовательский проект Celera Genomics ноздря к ноздре шел с государственным Human Genome Project. В результате, когда были расшифрованы 23 тыс. человеческих геномов, два научных коллектива заключили мир и в 2001 году одновременно выступили с публикациями.

«Геномика – очень быстро развивающаяся область, и мои научные группы прокладывают путь от чтения генетического кода – секвенирования генома бактерий, людей, растений и других организмов – к его написанию и созданию синтетических клеток для различных применений. Уже сейчас мы можем с нуля создавать синтетические бактериальные клетки, которые планируем приспособить для эффективного производства вакцин, лекарств и биотоплив», – заявил Вентер.

Работы Крейга Вентера принадлежат к новой области «синтетической биологии», которая объединяет в себе и химию, и медицину, и геномику, и ряд других традиционных научных дисциплин. Синтетическая биология появилась из генной инженерии, ставшей сейчас уже довольной привычной: можно вставить один-два новых гена в геном растения или бактерии.

Эти гены могут, например, «научить» помидоры вызревать, не становясь мягкими, или «заставить» бактерии производить искусственный человеческий инсулин для больных диабетом.

Синтетическая биология замахивается на большее – создать целый геном, перепрограммировать целые организмы или даже создавать новые.

Сообщение о создании первой полностью синтетической бактериальной клетки в 2010 году было опубликовано в авторитетном научном журнале Science группой ученых из некоммерческого Института Крейга Вентера. С помощью четко разработанного компьютерного алгоритма ученым удалось создать полностью синтетическую хромосому с геномом.

Когда ее встроили в бактериальную клетку, лишенную генетического материала, она начала функционировать по предписанным новым геномом законам, делиться и размножаться.

Для создания практических коммерческих приложений синтетического генома Вентер создал отдельную компанию Synthetic Genomics Inc. (SGI). Одна из ее амбициозных задач – создать микроводоросли, которые будут захватывать атмосферный диоксид углерода гораздо эффективнее, чем существующие в природе. В свою очередь, именно микроводоросли считаются наиболее перспективным источником биотоплив.

Другая важная задача – модификация генома бактерий для создания эффективных и безвредных вакцин против новых штаммов гриппа в течение часов, а не месяцев, как это происходит сегодня. Создание такой технологии смогло бы победить главное преимущество вируса гриппа – его потрясающую изменчивость. Человеческий организм, переболев, обретает иммунитет к одному штамму, однако на следующий же год его атакует совершенно новый штамм, перед которым иммунитет бессилен.

Медики начинают бег наперегонки с эпидемией, пытаясь создать новую вакцину. Вентер надеется обогнать грипп, научившись создавать вакцину за несколько часов.

Другой крупный генетический проект Института Вентера – изучение человеческого микробиома. Под этим термином подразумевается расшифровка генома миллиардов бактерий, живущих в теле человека, а также изучение их роли в поддержании нашего здоровья и развитии болезней.