Luna trecuta, biologi sintetice Ginkgo Bioworks a ridicat paharele - umplute cu bere modificate genetic - pentru a sărbători lansarea noului laborator automatizat. Aplicarea principiilor de inginerie la biologie si echipamente robotizate armate dandy, de Ginkgo a stabilit o fabrică de ștanțare forme exotice de viață, din care nu au fost încă văzute pe această planetă.
Berea de bere pe care au băut-o a fost un exemplu de posibile aplicații ale biologiei sintetice, un domeniu nou care a crescut pe cele mai recente progrese în tehnicile de asamblare genetică. Acum, oamenii de știință pot produce fragmente de ADN sintetic și îl pot încorpora în organisme, oferindu-le oportunități ciudate. De exemplu, drojdia de bere, care a fost folosită în fabricarea berii pentru un partid festiv, a avut genele unui pom de portocal în ADN-ul propriu. În timpul etapei de fermentare în timpul procesului de fabricare a berii, aceste gene au determinat drojdiile să producă valencen, un compus organic cu aromă de citrice. Vorbind științific, era delicios.
Ginkgo Bioworks, o companie destul de tanara din Boston, a investit recent investitii de 100 milioane de dolari, promitand sa gaseasca o multime de noi aplicatii utile ale biologiei sintetice. O parte din acești bani s-au îndreptat spre construirea Bioworks2, un nou laborator important al companiei care utilizează un sistem robotizat pentru asamblarea organismelor.
Ginkgo ar trebui să producă microbi pe o scară largă, pentru a găsi printre ei sunt cei care ar putea funcționa ca un mici fabrici biologice pentru clienții săi. Multe organisme modificate vor fi inutile, dar în procesul de încercare și eroare bioengineers în cele din urmă face microb pentru a produce substanța dorită - un ingredient chimic utilizat pentru parfumuri, băuturi, pesticide sau detergenți.
Modelul de afaceri al companiei se concentrează pe microbii, mai degrabă decât pe produsele finale. "Nu producem substanțe chimice, arome sau ceva de genul acesta", explică directorul creativ Ginkgo, Christina Agapakis. "Suntem specializați în organisme și cooperăm cu clienții noștri care vor face produsul". Ginkgo licențează organisme clienților săi și primește drepturi de autor pentru utilizarea lor.
Dar pentru a crea un organism nu este atât de ușor. Genetica nu este încă o știință complet inteligibilă; Nu există un catalog universal al genei care să descrie în detaliu caracteristicile acestora. Chiar daca cercetatorii stiu ce o anumită genă face într-un copac portocaliu, de exemplu, atunci când i se adaugă celulele de drojdie, se poate interactiona cu ADN-ul nativ în moduri neașteptate. Dacă adaugă mai multe gene de diferite specii la această celulă de drojdie, lucrurile devin și mai greu.
De aceea, Ginkgo a întreprins o abordare inginerică a biologiei, folosind un ciclu riguros de "testare-creare-creare" în crearea organismelor vii. Automatizarea extremă a unui nou laborator este doar necesară pentru această abordare, spune Patrick Boyle, șeful designului de organisme din cadrul companiei. "În ultimul an, mi-aș lua cinci dintre cele mai bune idei și le-aș încerca", spune Boyle. "Aici vom lua cele mai bune 1000 de idei, le vom testa și vom vedea care funcționează cel mai bine".
Pentru a înțelege cum funcționează acest lucru în practică, puteți lua în considerare primele încercări ale lui Ginkgo de a intra în parfumerie. Compania lucreaza pentru producatorul de parfumuri francez Robertet asupra drojdiei, care scuipa lemn de trandafir, deoarece extragerea acestei substante din petale roz este prea scumpa.
Design. Designerii Ginkgo combină literatura științifică în căutarea unor gene care ar putea face ca drojdiile să producă enzime utile. Scop: Când designerii hrănesc zahărul cu drojdie, aceste enzime ar trebui să provoace declanșarea unei reacții care va produce ulei de trandafir. Dar există un număr mare de gene și enzime care pot fi luate în considerare. "Dacă aveți 100 de enzime posibile care pot fi un pas într-o cale cu patru căi, există un spațiu uriaș pentru cercetare", spune Boyle.
Constructii. Ginkgo atrage terți pentru producția reală de ADN sintetic. Atunci când un lot de ADN produs vine la Ginkgo, roboții care lucrează cu fluide creează noi organisme prin adăugarea de fragmente diferite la celulele de drojdie. "Când mi-am luat doctoratul, am petrecut mult timp în mișcare de mici cantități de fluide", spune directorul de creație Agapakis. "Când l-am lansat pe Ginkgo, mulți roboți erau ca absolvenți de absolvenți cu opt mâini - atât de multe pipete." Acest proces sa accelerat semnificativ atunci când roboții au devenit mai capabili. Acum, în Ginkgo, fluidele de prelucrare lucrează cu roboți care deplasează rapid lichide nanoliti, folosind impulsuri directe de sunet.
Testul. După ce roboții au creat mii de variante de drojdie care conțin diferite colaje de gene, este timpul să vedem dacă pot produce ulei de trandafir. Masina de spectrometrie de masă deschide celulele și examinează moleculele din interior, testarea produsului și dacă drojdia este sănătoasă. Dar succesul în ambele cazuri nu înseamnă neapărat că organismul primit se va potrivi cu clientul. Boyle spune că, în cazul uleiului de trandafir, Ginkgo studiază profilul general "parfumat" al fiecărei drojdii. Deși o celulă poate produce molecule parfumate utile, ea nu poate fi folositoare. "Îmi place mirosul de pâine proaspăt coaptă, dar e inadecvată când încerci să vinzi parfum".
Scalarea. Ginkgo adaugă un pas suplimentar la ciclul tipic de inginerie, deoarece o celulă de drojdie promițătoare din laborator nu poate funcționa în tancurile de fermentație ale clientului. Într-un colț al laboratorului, sistemele robotice umple și urmăresc rândurile bioreactoarelor de birou, folosind diferiți senzori pentru a observa procesele din interior.
În cazul în care produsul cel mai promițător nu se opune, designerii organismelor companiei revin la desenul pentru a include rezultatele experimentului în cele mai bune 1000 de opțiuni. Odată ce bioengineerii Ginkgo vor face drojdia perfectă, mirosind trandafirii.
Revoluția robotică a atins biologia sintetică a lui Ilya Hel