Эпоха синтетической биологии наступила: как взять от нее все?

Мы вступаем в эпоху направленного дизайна, с помощью которого сможем расширить традиционное представление о том, что биология — это только «изучение жизни и живых существ» — мы сделаем биологию конечной, распределенной производственной платформой (как часто говорит биоинженер из Стэнфорда Дрю Энди). Этот новый режим производства обеспечит нас непревзойденной персонализацией и функциональностью. Новая пища. Новое топливо. Новые материалы. Новые лекарства.

Мы уже предприняли первые шаги в этом направлении. Joule Unlimited сделала бактерию, преобразующую углекислый газ в топливо пошаговым, непрерывным процессом. Другие переделали дрожжи, чтобы те производили артемизинин — мощное противомалярийное соединение, используемое миллионами людей по всему миру. Ищутся новые способы по перепрограммированию других микробов с целью производства промышленных ингредиентов, вроде тех, из которых делают синтетический каучук.

Заглядывая в будущее, можно предположить, что промышленность на биологической основе позволит отказаться от дорогостоящих, сложных промышленных химических процессов синтеза, которые используют высокие температуры, высокое давление и токсичные катализаторы, в пользу более эффективного и менее токсичного биохимического синтеза.

Делая все это, мы постепенно будем становиться все искуснее. По крайней мере это одна из версий будущего, бессовестно оптимистическая. Альтернативные перспективы, пессимистическая и реалистичная, тоже следует рассмотреть. Возможностей много — компании на миллиарды долларов, решенные проблемы на миллиарды человек, критически важные этические дебаты и политические нюансы, все это обязательно будет.

Итак, каким будет новый мир синтетической биологии? Давайте взглянем.

Будущее оптимиста

Оптимисты и мечтатели среди нас справедливо полагают, что синтетическая биология откроет для нас фантастический мир изобилия. Оптимисты мечтают о долгой и здоровой жизни, поддерживаемой интеллектуальными системами, которые диагностируют наши болезни до появления симптомов. Они хотят по-настоящему персонализированной медицины. Они ждут лечение генетических заболеваний, рака и прочего, благодаря развитию CRISPR.

Оптимисты рассматривают синтетическую биологию как поле, которое расцветет непревзойденным потенциалом человеческого блага — потенциалом, который сопоставим разве что с искусственным интеллектом.

Будущее пессимистов

Пессимисты с осторожностью высказываются о перспективе синтетической биологии. Поскольку мы люди сильно зависим от биологии (являясь биологическим видом, по сути), некоторые считают «усовершенствование» неестественным, неэтичным и неприемлемым.

Пессимисты беспокоятся о том, как синтетическая биология повлияет на наши рабочие места, наше чувство человечности и наши экосистемы. Они представляют себе день, когда биотеррористы научатся делать синтетические патогенные микроорганизмы, которые смогут размножаться и причинять нам вред. Пессимистов волнуют непредвиденные последствия. Они считают, что потенциал неправильного использования и злоупотребления технологиями настолько велик, что риски синтетическое биологии перевешивают выгоды.

Будущее реалистов

Реалисты, очевидно, находятся где-то между.

Они видят потенциал синтетической биологии изменить мир, но также знают о препятствиях, которые нужно преодолеть, прежде чем случится чудо. Они больше склоняются к оптимистичному взгляду на будущее, однако напоминают, что сперва нам нужно сделать биологию проще и понятнее, особенно с позиции инженерии и программирования. Нам нужно разработать стандарты «усовершенствования» нашей жизни, более эффективные способы обмена информацией об экспериментальных процедурах, сделать процессы генетического вмешательства более открытыми, чтобы надежные результаты лабораторных экспериментов можно было воспроизвести в лабораториях по всему миру.

Все трое соглашаются в одном: мы быстро движемся в эпоху синтетической биологии. Это простой факт, который невозможно отрицать.

Движение вперед неоспоримо

Прогнозировать траекторию развития технологий сложно, но возможно, если взглянуть на несколько различных взаимосвязанных фронтов в области синтетической биологии. А именно:

• разработка первого языка программирования живых клеток;
• появление CRISP — инструмента для простых и недорогих генетических манипуляций;
• колоссальное снижение стоимости чтения ДНК;
• развитие IndieBio — первого в мире биотехнологического акселератора, который помогает уйти из академической области в мир стартапов;
• развитие iGem — ежегодного всемирного конкурса среди студентов, в рамках которого они создают, строят и испытывают биологические устройства, способные делать полезные вещи, например, биодатчики, способные просвечивать питьевую воду на предмет патогенов или токсичных металлов;
• развитие iGem Registry — растущего каталога стандартных биологических частей, из которого инженеры могут почерпнуть нужное при создании биологических схем;
• развитие BioBricks — который работает над тем, чтобы сделать синтетическую биологию открытой и совместной научной сферой, которая служит интересам общества;
• стартапы вроде Amino Labs и Bento Labs, которые разрабатывают простые в использовании, портативные, миниатюрные лаборатории, оснащенные хорошим оборудованием — для чтения ДНК и культивирования бактерий для производства парфюмов;
• общая тенденция, которая приводит к тому, что технические дисциплины — от биоинженерии до программирования — становятся более доступными, приветливыми и понятными для всех.

Все в сумме, эти тенденции указывают на будущее, в котором синтетическая биология может стать по-настоящему преобразующей силой в области энергетики, здравоохранения, производства, сельского хозяйства и других. Они также иллюстрируют, что синтетическая биология (синбио) пока еще очень юная сфера.

И вот здесь-то набирает вес точка зрения реалиста: мы просто пока еще не готовы. Пройдет еще немного времени, и мы обязательно придем к будущем оптимиста. То, как мы работаем сегодня, будет определять, на чью сторону склонятся весы синтетической биологии в будущем: оптимиста или пессимиста.

Что нужно сделать, чтобы выпустить синбио в свет?

1. Нужно автоматизировать процесс дизайна и оптимизации микробных штаммов.
2. Нужно полностью посвятить широкую общественность в последствия этих технологий.
3. Нужно решить, какими должны быть наши новые отношения с биологией.
4. Нужно определить, какие применения приемлемы, а какие нет.
5. Нужно полностью понять, какие эффекты применение синбио окажется на такие вопросы, как неравенство и дискриминация.

Как и все мощные технологии, синтетическая биология может быть использована двояко: во благо людей или во вред. И поскольку это биология, существует определенная угроза создания и размножения биологического оружия, которое может выйти из-под контроля.

У синтетической биологии огромный потенциал, и каждый из нас вправе выбрать свою точку зрения касательно его будущего. Нам нужны оптимисты — мечтатели, энтузиасты, технические эксперты — чтобы расширить границы нашего понимания синбио с технической точки зрения. И нам нужны пессимисты — чтобы мы не упускали из виду и не забывали этические вопросы.