Робототехническая революция дошла и до синтетической биологии

В прошлом месяце синтетические биологи Ginkgo Bioworks подняли бокалы — наполненные генетически модифицированным пивом — чтобы взбрызнуть запуск новой автоматизированной лаборатории. Применяя инженерные понятия к биологии и вооружившись щегольским роботизированным оборудованием, Ginkgo создала предприятие по штампованию экзотических форм жизни, каковых опять не видели на этой планете.

Крафтовое шалманка, которое они пили, было примером возможных применений синтетической биологии, новой области, которая выросла возьми последних достижениях в области методов генетической сборки. Теперича ученые могут производить фрагменты синтетической ДНК и помещать ее в организмы, давая им странные внутренние резервы. К примеру, пивные дрожжи, которые использовались близ варке пива для праздничной партии, имели гены апельсинового дерева в собственной ДНК. Умереть и не встать время стадии брожения в процессе пивоварения сии гены заставили дрожжи производить валенсен, органическое монтаж с цитрусовым ароматом. Говоря научным языком, сие было вкусно.

Ginkgo Bioworks, порядком молодая бостонская компания, недавно привлекла 100 миллионов долларов инвестиций, обещая распознать массу новых полезных применений синтетической биологии. Купон этих денег пошла на основание Bioworks2, большой новой лаборатории компании, которая использует роботизированную систему с целью конвейерной сборки организмов.

Ginkgo должна штамповать микробов в больших масштабах, чтобы обнаружить среди них такие, которые могли бы работать в качестве крошечных биологических заводов пользу кого своих клиентов. Многие измененные организмы будут бесполезными, однако в процессе проб и ошибок биоинженеры в конечном счете заставят микроба выделывать желаемое вещество — в виде химического ингредиента, используемого интересах парфюмерии, напитков, пестицидов или моющих средств.

Коммерция-модель компании сосредоточена на самих микробах, а мало-: неграмотный конечных продуктах. «Мы не производим химические вещества, ароматизаторы или — или что-то подобное», объясняет креативный патрон Ginkgo Кристина Агапакис. «Мы специализируемся получи организмах и сотрудничаем со своими клиентами, которые будут создавать продукт». Ginkgo лицензирует организмы своим клиентам и получает лицензионные платежи вслед за их использование.

Но создать бентос не так-то просто. Продажная девка империализма до сих пор не во всех отношениях понятная наука; не существует универсального каталога генов, какой подробно описывал бы их характеристики. Аж если исследователи знают, что наличный ген делает в апельсиновом дереве, так, когда они добавляют его клетке дрожжи, симпатия может взаимодействовать с родной ДНК самым неожиданным образом. Буде они добавляют несколько генов разных видов этой дрожжевой клетке, безвыездно становится еще сложнее.

Вот в честь какого праздника Ginkgo предприняла инженерный подход к биологии, применяя разборчивый цикл «проектирование — генерация — испытание» в создании живых организмов. Экстремальная автоматизация новой лаборатории прямо-таки необходима для такого подхода, говорит Патрик Бойл, шеф по дизайну организмов в компании. «В выпускном классе я бы взял высшая отметка лучших своих идей и опробовал их», говорит Бойл. «Здесь наша сестра берем 1000 лучших идей, апробируем их и смотрим, какая паче всего работает».

Чтобы понять, (языко это работает на практике, дозволяется рассмотреть первые попытки Ginkgo исчерпаться в парфюмерное дело. Компания работает с целью французского производителя ароматов Robertet надо дрожжами, которые выплевывают розовое эфироль, потому что извлечение этого вещества изо розовых лепестков слишком дорогое.

Дизайн. Дизайнеры Ginkgo прочесывают научную литературу в поисках генов, которые могли бы приказать дрожжи производить полезные ферменты. Высшая цель: когда дизайнеры скармливают сахар дрожжам, сии ферменты должны заставить запустить реакцию, которая произведет розовое техническое) масло. Но существует огромное число генов и ферментов, которые дозволяется рассмотреть. «Если у вас есть 100 возможных ферментов, которые могут -побывать) шагом в четырехэтапном пути, перед вами огромное междупутье для исследований», говорит Бойл.

Стройка. Ginkgo привлекает третьих лиц к фактического производства синтетической ДНК. Когда-никогда партия произведенной ДНК приходит в Ginkgo, работающие с жидкостью роботы создают новые организмы, добавляя разные фрагменты в клетки дрожжей. «Когда я получала докторскую апогей, я проводила кучу времени, передвигая крошечные объемы жидкостей», говорит креативный управляющий Агапакис. «Когда мы запустили Ginkgo, многие роботы были похожи нате восьмируких аспирантов — так много было пипеток». Сей процесс существенно ускорился, когда роботы стали способнее. Сегодня в Ginkgo работают обрабатывающие жидкости роботы, которые короткий срок перемещают нанолитры жидкости, используя целевые импульсы звука.

Допрос. После того как роботы создали тысячи вариантов дрожжей, содержащих отличаются как небо и земля коллажи генов, пришло время углядеть, могут ли они производить розовое (растительное. Машины масс-спектрометрии вскрывают клетки и исследует молекулы внутри, проверяя продукт и здоровы ли дрожжи. Однако успех в обоих случаях необязательно означает, яко полученный организм подойдет клиенту. Бойл говорит, ровно в случае с розовым маслом Ginkgo изучает универсальный «ароматный профиль» каждой дрожжи. Дорого клетка может производить полезные ароматные молекулы, неразлучно с тем она может делать и маловыгодный очень полезные. «Мне нравится перегар свежеиспеченного хлеба, но он неуместен, часом вы пытаетесь продать духи».

Выбор масштаба. Ginkgo добавляет один дополнительный нарезка к типичному инженерному циклу, поскольку перспективная дрожжевая квадрат в лаборатории может не работать в бродильных чанах заказчика. В одном с углов лаборатории роботизированные системы наполняют и отслеживают круг настольных биореакторов, используя различные датчики интересах наблюдения процессов внутри.

Если но самый перспективный продукт никак приставки не- поддается, дизайнеры организмов компании возвращаются к чертежной доске, с намерением включить результаты эксперимента в 1000 следующих лучших вариантов. В один прекрасный день биоинженеры Ginkgo сделают идеальные дрожжи, пахнущие розами.

Источник