Детали "биологических заводов" поставят на поток

Ученые из Имперского колледжа Лондона полагают, что их исследование является еще одним шагом по направлению к промышленной революции в области биосинтетических технологий. "Биологические заводы" имеют множество вариантов применения в современном мире, включая медицину, добычу подземных ископаемых и производство биотоплива.

Профессор Пол Фримон, один из руководителей Центра синтетической биологии и инноваций Имперского колледжа в Лондоне говорит: "До НТР большая часть работ делалась вручную, то есть производство было медленным и дорогим, а запчасти производились в ограниченном количестве. Но потом, с появлением машинного производства, все изменилось. Сегодня аналогичные процессы происходят и в синтетической биологии. Новый метод изготовления запчастей для "биологических заводов" как раз и поможет быстро расширить производство и наладить дальнейшие исследования".

Детали для "биологических заводов" изготавливаются из модифицированной ДНК, которая затем вводится в клетки. Основным узким местом синтетической биологии сегодня является отсутствие запчастей, необходимых для создания новых типов "фабрик". Для производства таких деталей необходимо использовать новый метод, встраивая в клетки модифицированную ДНК и наблюдая, как они работают. Если все функционирует в соответствии со спецификациями, ученые сохраняют данные в каталоге.

Новый метод позволяет работать гораздо быстрее, поскольку снимает необходимость изменять клетки каждый раз, когда необходимо привнести новый функционал. Исследование может привести созданию огромных «библиотек» готовых компонентов для создания "биологических заводов".

Джеймс Чейппилл, соавтор исследования и сотрудник Центра синтетической биологии и инноваций в Имперском колледже Лондона, заявляет: "Одна из основных целей синтетической биологии заключается в том, чтобы найти путь к автоматизации всех процессов для налаживания массового производства "биологических заводов". Можно привести для сравнения такую отрасль, как массовое производство автомобилей. Новое исследование раскрывает весь потенциал данной научной отрасли и позволяет создавать гораздо более сложные устройства, которые могут быть использованы во многих сферах общественной жизни".

Когда клетка модифицирована, перепрограммированная ДНК кодирует какое-либо сообщение, передаваемое в молекулы так называемой мРНК (матричной РНК) — от генов к рибосомам, используемым для производства "заводов". В рибосомах происходит трансляция генетической информации в команду, которая указывает на клетку, где должны выполняться те или иные действия.

Например, ученые уже сегодня могут внедрить в инфицированные клетки команды-детекторы, выполнение которых приведет к производству белка, определяющего следы патогенных бактерий и изменяющего свой цвет для обозначения их присутствия.

В исследовании Имперского колледжа Лондона впервые показано, как этот метод может быть использован вне клетки, в лабораторных условиях. Ученые смогли скопировать используемую на клеточном уровне технику производства мРНК и белков, чтобы затем наблюдать, как они работают в пробирке.

Преимуществом данного метода является то, что теперь можно перепрограммировать сразу несколько ДНК, а это значительно ускоряет процесс производства деталей "биологических заводов".

Следующий этап исследования заключается в расширении типов деталей и устройств, которые могут быть разработаны с использованием этого метода. Исследователи также стремятся разработать методику создания таких деталей с использованием роботов, чтобы автоматизировать весь процесс постройки "биозаводов".