Коллектив авторов - На что похоже будущее? Даже ученые не могут предсказать… или могут?

Нынешнее десятилетие — первое после рождения синтетической биологии — принесло нам множество замечательных идей, открывающих невиданные возможности для построения лучшего будущего. Разнообразие проектов и методов просто поражает, но главным направлением остается дизайн генетических цепей, которые производили бы что-то такое, создание чего любым другим способом сейчас для нас очень трудно или просто невозможно.

На данный момент одним из главных достижений в рамках работы по развитию синтетической биологии является разработка метода лечения одного из самых губительных заболеваний. Ежегодно малярией заражаются 200–500 млн человек. Около 400 000 из них — главным образом дети в возрасте младше 15 лет — умирают. Она унесла больше жизней, чем какой-либо другой недуг за всю историю человечества. В разное время появлялись методы лечения этого заболевания, дававшие короткую передышку, но их неконтролируемое интенсивное использования из раза в раз приводило к появлению паразитических простейших из рода плазмодиев, обеспечивавших адаптацию и устойчивость заболевания к имевшимся на рынке лекарственным препаратам. На протяжении последних нескольких лет самым эффективным средством являлось вещество под названием «артемизинин». Его традиционно получают из полыни однолетней, но, как это часто бывает с традиционными сельскохозяйственными культурами, его производится то мало, то много, что приводит к резким ценовым колебаниям. Когда в самом начале XXI в. компания Amyris из Сан-Франциско, работающая в области синтетической биологии, занялась разработкой нового вида дизельного топлива, которое можно было бы выращивать в дрожжевой среде, один из исследователей заметил среди компонентов извилистого молекулярного пути прекурсор артемизинина. После этого началась работа по оптимизации генетических конструкций с целью обеспечения выработки артемизинина в клетках дрожжей в промышленных масштабах. Это позволило бы получить новый источник эффективного препарата. Распознав в новой разработке потенциальное решение проблемы зависимости производства противомалярийного препарата от экономических неурядиц традиционного растениеводства, Фонд Билла и Мелинды Гейтс инвестировал в нее многие миллионы долларов. Лицензия на технологию была передана фармацевтической компании Sanofi, которая должна была вывести лекарство на рынок по существенно более низкой цене.

С самого начала развития синтетической биологии ведется разработка методов, позволяющих использовать клетки в качестве сенсоров. Некоторые из механизмов, обеспечивающих существование жизни, отличаются исключительной чувствительностью — достаточно вспомнить о том, что фоторецепторы в сетчатке наших глаз способны улавливать единичные фотоны света. Сегодня мы научились перепрограммировать клетки так, чтобы они распознавали самые разные сигналы, поступающие из внешней среды, что используется в самых разных задачах: от контроля качества мяса в супермаркете до выявления нефтяных загрязнителей или носителей инфекций в организме.

При этом область интересов синтетической биологии не ограничивается Землей. NASA уделяет большое внимание разработке технологий на основе методов перепрограммирования ДНК и активно инвестирует в них, что вполне объяснимо — ведь клетки ничтожно малы и почти ничего не весят. Как известно, вес — самый главный фактор, определяющий величину расходов в космонавтике. По некоторым подсчетам, чтобы вырвать из оков гравитации и доставить 1 кг груза с земли на орбиту, требуется приблизительно $30 000. Если всерьез рассматривать возможность отправки людей на другие планеты, нам придется найти решение для двух главных проблем. Первая связана с суровыми условиями космической среды — эволюция не подготовила нас к выживанию за пределами защитного кокона земной атмосферы, то есть там, где космические корабли будут находиться под постоянным воздействием космических лучей и порывов солнечного ветра, а люди в них будут за короткое время получать большую дозу радиации. Под влиянием этих факторов во время путешествия на Марс и обратно астронавтам будет грозить бесплодие, риск развития катаракты, а также они окажутся подвержены высокому риску развития злокачественных опухолей. Лучший способ защиты от этих смертельных лучей — толстая металлическая оболочка, вывод в космос которой из-за большой массы будет стоить непомерно дорого. Исследователи центра NASA в городе Эймс в Калифорнии обратились за решением этой проблемы к синтетической биологии, приступив к работе по получению бактерий, которые бы начинали вырабатывать цитокины под воздействием радиации. Цитокины — естественная реакция нашего организма на вызванное радиацией разрушение ДНК, поэтому синтетические бактерии, способные самостоятельно вырабатывать цитокины, могли бы противостоять этому разрушительному воздействию.