A robotika forradalma szintén elérte a szintetikus biológiát - a tudományról szóló híreket
A múlt hónapban a Ginkgo Bioworks szintetikus biológusok üvegesítették a géntechnológiával módosított sört, hogy megünnepeljék egy új automatizált laboratórium bevezetését. A mérnöki alapelvek alkalmazása a biológiára és a dandy robot berendezésekkel felfegyverkezve Ginkgo létrehozott egy növényt az egzotikus életformák bélyegzésére, amelyeket még nem láttak ezen a bolygón.
Az általuk bevitt kézműves sör példát mutatott a szintetikus biológia lehetséges alkalmazására, amely új terület, amely a genetikai összeszerelési technikák legfrissebb fejlődésében nőtt fel. Most a tudósok képesek a szintetikus DNS-fragmenseket előállítani, és beépíteni a szervezetbe, különös lehetőségeket adva nekik. Például, a sörélesztő, melyet a sör főzésére használt egy ünnepi party számára, egy narancsfa génje volt a saját DNS-jükben. A fermentációs szakasz során a sörfőzés folyamán ezek a gének az élesztőket a citromsavas aromás szerves vegyület előállításához termelték. Tudományosan szólva finom volt.
A meglehetősen fiatal bostoni Ginkgo Bioworks a közelmúltban 100 millió dolláros beruházást hozott létre, és ígéretet tett arra, hogy sok új hasznos szintetikus biológiai alkalmazást talál. E pénz egy részét a Bioworks2, egy nagy új vállalati laboratórium építették fel, amely robotok rendszert alkalmaz a szervezetek összeszerelésére.
Ginkgo kell készítenie mikrobák nagy léptékű, hogy megtalálja köztük olyanok, akik működhet, mint egy kis biológiai gyárak ügyfelei számára. Sok módosított szervezetek használhatatlan lesz, de a folyamat próbálgatással bioengineers végül, hogy a mikroba, hogy a kívánt anyag - egy kémiai anyag, amely parfümök, italok, peszticidek vagy tisztítószereket.
A vállalat üzleti modellje inkább magukra a mikrobákra koncentrál, a végtermékek helyett. "Nem állítunk elő vegyi anyagokat, ízeket vagy ilyesmit," magyarázza Christina Agapakis Ginkgo kreatív igazgató. "Szakterületünk az organizmusokra, és együttműködünk ügyfeleinkkel, akik gyártják a terméket." A Ginkgo az ügyfelei számára engedélyezi a szervezeteket, és felhasználásukért díjakat kap.
De egy organizmus létrehozása nem könnyű. A genetika még mindig nem teljesen érthető tudomány; Nincs olyan univerzális génkatalógus, amely részletesen leírná a jellemzőiket. Még akkor is, ha a kutatók tudják, hogy egy adott gén egy narancssárga fán, például ha hozzáadják egy élesztősejthez, akkor a natív DNS-t a legváratlanabb módon tudhatja meg. Ha ehhez az élesztősejthez több faj különböző génjeit adják hozzá, a dolgok még nehezebbek.
Ez az oka annak, hogy a Ginkgo mérnöki megközelítést alkalmazott a biológiára, a szigorú "design-creation-testing" ciklust alkalmazva élő szervezetek létrehozásában. Egy új laboratórium szélsőséges automatizálása csak erre a megközelítésre van szükség, mondja Patrick Boyle, a szervezetben élő szervezetek vezetője. "Az évek során öt legjobb ötletemet vettem és próbáltam ki őket" - mondja Boyle. "Itt megcsináljuk az 1000 legjobb ötletet, teszteljük és megnézzük, melyik a legjobban működik".
Ahhoz, hogy megértsük, hogyan működik ez a gyakorlatban, megfontolhatjuk a Ginkgó első kísérletét az illatszerzésre. A cég a francia illatszergyártó Robertet számára dolgozik az élesztőnél, amely rózsafa fátyol, mert az anyag rózsaszín szirmokból való kitermelése túl drága.
Design. A Ginkgo tervezők a tudományos irodalmat olyan gének keresésére fésülik, amelyek az élesztőt előállíthatják hasznos enzimeket. Cél: Amikor a tervezők cukrot táplálnak élesztővé, ezek az enzimek olyan reakciót válthatnak ki, amely rózsaolajat termel. De hatalmas számú gént és enzimet lehet figyelembe venni. "Ha 100 lehetséges enzimünk van, ami négy lépésből állhat, hatalmas teret nyer a kutatáshoz" - mondja Boyle.
Építése. A Ginkgo harmadik feleket vonz a mesterséges DNS tényleges előállításához. Ha a gyártott DNS egy adagja a Ginkgo-hoz jön, akkor a folyadék-működő robotok új organizmusokat hoznak létre, azáltal, hogy különböző fragmentumokat adnak az élesztősejtekhez. "Amikor doktoráltattam, sok időt töltöttem, hogy apró mennyiségű folyadékot mozgassak" - mondja Agapakis kreatív igazgató. "Amikor elindítottuk a Ginkgo-t, sok robot olyan volt, mint a nyolckezes hallgatók - olyan sok pipetta volt." Ez a folyamat jelentősen felgyorsult, amikor a robotok jobban képessé váltak. Most a Ginkgo-ban feldolgozó folyadékok olyan robotokat dolgoznak fel, amelyek gyorsan mozgatják a nanolith folyadékokat, célzott impulzusok segítségével.
Test. Miután a robotok létrehozták az élesztő több ezer variánsait, amelyek különböző kollázsokat tartalmaztak, itt az ideje annak megismerése, hogy képesek-e rózsaolajat készíteni. A tömegspektrometriás gépek nyílt sejteket vizsgálnak és belülről vizsgálják a molekulákat, tesztelik a terméket és azt, hogy az élesztő egészséges-e. De a siker mindkét esetben nem feltétlenül jelenti azt, hogy a kapott szervezet megfelel az ügyfélnek. Boyle azt mondja, hogy a rózsaolaj esetében a Ginkgo tanulmányozza az összes élesztő "illatos profilját". Bár egy sejt hasznos illatos molekulákat hozhat létre, ez szintén nem nagyon hasznos. "Tetszik a frissen sült kenyér illata, de nem megfelelő, ha parfümöt akarsz árulni."
Méretezés. A Ginkgo egy további lépést jelent a tipikus mérnöki ciklusra, mivel egy ígéretes élesztősejt a laboratóriumban nem működik az ügyfél fermentációs tartályaiban. A laboratórium egyik sarkában a robotrendszerek kitöltik és nyomon követik az asztali bioreaktorok sorát, különböző érzékelőkkel, hogy megfigyeljék a belső folyamatokat.
Ha a legígéretesebb termék nem ad lehetőséget, akkor a vállalat szervezetének tervezői visszatérnek a rajztáblába, hogy a kísérlet eredményeit a következő legoptimálisabb lehetőségek közül vegyék fel. Amint a Ginkgo bioinformátorok a tökéletes élesztőt, a rózsák illatát készítik.
A robotika forradalma elérte az Ilya Hel szintetikus biológiáját