No futuro, nós não vamos editar o genoma. Vamos criar um novo

Desde então, como шумеры pela primeira vez, quiseram tomar uma cerveja, e isso era milhares de anos atrás, o Homo sapiens tem estreitas relações com Sacharomyces cerevisae, células isoladas cogumelos, mais conhecido como levedura de cerveja. Graças a fermentação, as pessoas são capazes de usar esse microscópica de vista de seus objetivos. Em nossos dias, as células de levedura produzem etanol e insulina, eles colocam experiências em laboratórios.

Isso não significa que a S. cerevisiae não é possível melhorar – em qualquer caso, de acordo com Geoff Бойке. O diretor do Instituto de genética de busca na universidade de Nova york Бойке lidera uma equipe internacional de centenas de pessoas, cuja tarefa – para sintetizar 12,5 milhões letras genéticas que compõem o genoma de células de levedura.

Na prática, isto é, a substituição gradual de cada cromossomo fermento – e aqueles de 16 quimicamente sintetizado de DNA. Бойке e seus colegas de quase dez instituições de desmontar o genoma da levedura e permitem que os cientistas amontoado de genes, a seu critério. Eventualmente sintéticos fermento – Sc2.0 – serão ajustadas completamente.

"durante os 10 anos seguintes, a biologia sintética vai produzir todos os tipos de conexões e materiais com os micro-organismos", diz Бойке. "Nós esperamos que nossos fermento jogarão neste grande papel".

Pense nisso projeto como algo parecido com o primeiro carro de Henry Ford – montado com as mãos e único no seu género. Um dia, no entanto, nós somos completamente заурядно projetar os genomas em telas de computadores. Ao invés de desenvolver ou até mesmo editar de DNA do corpo, seria mais fácil simplesmente imprimir uma cópia nova. Imagine design de algas produtoras de combustível; безотказные órgãos; ressurretos extinto tipos.

"Acho que isso pode ser maior que o espaço ou a revolução do computador", diz George Church, que estuda o genoma na universidade de medicina de Harvard.

Anteriormente, os cientistas já sintetizaram as instruções genéticas que controlam o vírus e bactérias. Mas as células de levedura эукариотны, ou seja, guardam os seus genomas no kernel e amarrá-los nos cromossomas, como as pessoas. Seus genomas também muito mais.

E este é o problema, porque a sintetizar o DNA não é tão barato como descrever. O genoma do homem de hoje pode ser sequenciado por 1000 dólares, e o preço está em queda constante. Mas para substituir cada letra DNA de levedura, Бойке precisará de 1,25 milhões de dólares. Adicione o custo do trabalho e de cálculo para o custo total do projeto.

Com a Черчем e outros Бойке dirige GP-write, organização, servindo para a pesquisa internacional, o que deve reduzir o custo de concepção, desenvolvimento e teste de genomas de mil vezes para os próximos dez anos. "Nos deparamos com todos os tipos de problemas como um tipo, e a biologia pode muito nos ajudar neste planeta", diz ele. "Mas só se reduzirmos os custos."

«de Baixo para cima»

Um Cientista de nome Ronald Davis de Stanford pela primeira vez, sugeriu a capacidade de síntese do genoma da levedura em uma conferência no ano de 2004. No entanto, naquele momento, Бойке não vi neste sentido. "Por que alguém precisaria fazer isso?", — então ele pensou então.

Mas Бойке chegou a pensar que o fabricante do genoma da levedura pode ser a melhor forma de entender o corpo. Substituindo cada parte, você será capaz de descobrir quais os genes que são essenciais, e sem qualquer tipo de corpo, ser capaz de viver. Alguns membros da equipe chamam essa idéia de "construir para entender".

"É outra forma de entender como são feitos os seres vivos", diz Leslie Mitchell, trabalhador honrado de laboratório NYU e um dos principais desenvolvedores de fermento sintético. "Nós aprendemos quais são as lacunas no nosso conhecimento, existem, aplicando a abordagem «de baixo para cima» na genética".

Joel Бейдер, информатик da Universidade Johns Hopkins, está desenvolvendo um software que permite aos cientistas ver cromossomos de levedura na tela e acompanhar a versão com todas as alterações, se biológica do Google Docs. Em 2008, para fazer o DNA, Бойке lançou o curso de graduação na universidade, intitulado "Construir um genoma" (Build a Genome). Os alunos tinham que estudar o básico da biologia molecular, que coleta contínua de fita de 10 000 de letras de DNA, que tiveram de viajar em um projeto para a criação sintética de levedura. Um pouco mais tarde, vários institutos da China aderiram ao projeto, e para eles подтянулись os britânicos, australianos e japoneses.

"Nós passamos cromossoma de um comando, como capítulos de livros, e eles são livres para decidir o que fazer com eles, mas para isso é 100% corresponda a nossas tarefas", diz Patrick Kai, sintético, um biólogo da Universidade de Manchester, coordenador internacional do projeto com o fermento.

os Seguintes passos

Бойке e sua equipe levou oito anos para que eles finalmente puderam apresentar a sua primeira totalmente cromossomo artificial de levedura. Desde então, o projeto foi acelerado. Em março do ano passado ainda cinco sintéticos de cromossomos de levedura foram incluídas no livro de artigos na Science, e Бойке afirmou que todos os 16 cromossomos agora está pronto para 80 por cento. Estes esforços permitiram recolher a maior quantidade de material genético, já sintetizada e, em seguida, unificado.

O Ajudou e o que o genoma da levedura foi extremamente resistente às visões e mudanças de comando. "Provavelmente, o maior avanço é o que pode ser um tormento genoma como qualquer pessoa, e o fermento vão apenas rir", diz Бойке.

Бойке e seus colegas não só substituiu natural genoma da levedura sintético. "Basta fazer uma cópia, seria insensato", diz Church. NoO DNA deste organismo, eles também colocaram moleculares espaços, como se fosse invisível falhas de aço, anéis de mago. Isto permitiu-lhes um amontoado de cromossomos de levedura "como se fosse um baralho de cartas", como disse Kai. Este sistema é agora conhecido como o SCRaMbLE (synthetic chromosome recombination e modificação by LoxP-mediated evolution).

O Resultado é uma alta velocidade de evolução realizadas as forças do homem: milhões de novas estirpes de levedura com uma variedade de propriedades pode ser testado em laboratório e encontrar-lhes a aplicação na medicina e na indústria. Mitchell prevê que o Sc2.0 eventualmente suplantar todos os outros fermento em laboratórios de pesquisa.

A Final do património do projeto Бойке pode ser uma decisão, que o genoma de sintetizar da seguinte forma. O grupo GP-write originalmente pretendeu que a criação do genoma sintético pessoa pode se tornar um "grande desafio". Mas alguns bioética questionou e cuidadosamente criticaram o plano. Бойке destaca que o grupo não vai fazer um projeto que visa criar o homem com um genoma sintético". Ou seja, nenhuma design pessoas.

Mas se você deixar de lado as considerações éticas, a síntese completa do genoma humano, o que é 250 vezes mais do genoma da levedura, prático, com a aplicação de métodos modernos. Além disso, esses esforços não recebem financiamento. O trabalho Бойке com o fermento foi financiado pela National science foundation e instituições acadêmicas, mas grandiosa iniciativa GP-write não atraiu grande apoio, além de original doações, no montante de 250 000 dólares de uma empresa de informática Autodesk. Compare isso com o Human Genome Project, que recebeu mais de us $ 3 bilhões em financiamentos.

"É a revolução, que não queremos acordar", diz Church. "Se o governo federal e todos os 50 estados não vão querer fazer isso, nós vamos colher o que plantamos. Vamos ficar para trás".

Entretanto, o trabalho continua, base por base. Entre capas de revistas e fotos em grupo Бойке armazena a citação na porta de seu gabinete, que atribuem a genética Феодосию Добжанскому: "Nada na biologia faz sentido, exceto à luz da evolução". Quão grandioso não se tornou um projeto de Sc2.0 – mesmo que o levaria para a síntese do genoma do rato ou a criação de porcos para o transplante de órgãos de pessoas – são as pessoas que vão direcionar essa evolução no caminho certo. Sc2.0 pode se tornar a segunda mais importante conquista, a qual levou o fermento. Depois da cerveja.