Синтетическая биология

Синтети́ческая биоло́гия (англ. synthetic biology) — новое научное направление в биологии, занимающееся проектированием и созданием биологических систем с заданными свойствами и функциями, в том числе и не имеющих аналогов в природе.

Одно из принятых международным научным сообществом определений синтетической биологии гласит: «проектирование и построение биологических модулей, биологических систем и биологических машин или перепроектирование существующих биологических систем для полезных целей». Функциональные аспекты данного определения берут свое начало в молекулярной биологии и биотехнологии.

Синтетическая биология развивает генную инженерию, переходя от перемещения нескольких генов между организмами к созданию искусственного генома. С 2003 года количество научных публикаций по теме стремительно увеличивается. В перспективе это направление позволяет получение биотоплива из водорослей, бактериального электричества, диагностических препаратов, синтетических вакцин, (бактериофагов) и (пробиотиков) для борьбы с инфекциями, повышения продуктивности и устойчивости культивируемых растений и животных.

Помимо практической оценки результатов синтетической биологии существует этический вопрос о том, есть ли у человека право на реализацию искусственной эволюции (ускоренной в миллионы раз в отличие от эволюции естественной) при том, что нет достаточного уровня предвидения последствий.

Стандарт визуальных символов (SBOL)

Некоторые биологические молекулярные машины

История

В 1980 году немецкий биохимик Барбара Хобом использовала термин «синтетическая биология», сообщая о трансгенной бактерии, полученной с помощью технологии рекомбинантной ДНК. Позднее термин встречался в ряде работ середины 1990-х годов, таких, как работы Клауса Концельманна и Матиаса Шнеля по созданию синтетических аналогов геномной одноцепочечной (-)РНК вируса бешенства.

Ведущую роль в развитии синтетической биологии в XXI веке играет американский генетик (Крейг Вентер) и американский научный институт его имени. В конце 2010 года в Институте Крейга Вентера была создана первая бактерия с полностью синтетическим геномом, которая получила название Mycoplasma mycoides JCVI-syn 1.0 или («Synthia»).

В 2006 году инженерами и учеными была основана некоммерческая организация BioBricks Foundation с целью стандартизировать биологические части в данной области науки. Данные стандартизированные биологические части носят название BioBrick.

Аналогия между ИС и биоинженерией

Технологии

Первые успехи синтетической биологии связаны с методом капиллярного секвенирования (например, автоматизированного секвенирования перекрывающихся фрагментов ДНК по методу Сэнгера), однако в дальнейшем использовались (методы секвенирования нового поколения), позволяющие намного быстрее и дешевле расшифровывать геном. С другой стороны, химико-ферментный метод синтеза олигонуклеотидов с заданной последовательностью позволил создать гены для трансгенных микроорганизмов, полученных методом генной инженерии. Технология сборки искусственных геномов из полинуклеотидных цепей позволяет обойтись без использования метаболического аппарата дрожжевой клетки, долгое время бывшей необходимой для такой операции.

Биоэтика и безопасность

Широкое регулирование генной инженерии и исследования патогенов существует во многих странах.

Европа

Профинансированный ЕС проект SYNBIOSAFE выпустил отчет о том, как управлять синтетической биологией в 2007 году. SYNBIOSAFE совместно с COSY в октябре 2009 был выпущен 38-минутный документальный фильм для лучшего понимания широкой публикой синтетической биологии и её социальных последствий.

США

В июле 2009 Комитетом науки, технологии и права Национальной академии был проведен симпозиум "Возможности и вызовы в зарождающейся области синтетической биологии ".

Перспективы

По мнению известного футуролога (Эми Уэбб), синетическая биология — «это будущее, построенное на самой мощной, жизнеспособной производственной площадке, которую когда-либо имело человечество».

См. также

• (Инженерная биология)
• (Редактирование генома)

Примечания

1. (Онищенко Г. Г.), , , Синтетическая биология: риски и перспективы // . — 2014. — № 3. — С. 5-10.
2. Nakano, Tadashi; Eckford, Andrew W.; Haraguchi, Tokuko. Molecular Communication (неопр.). — Cambridge University Press, 2013. — . 14 июня 2023 года.
3. Registry of Standard Biological Parts  (неопр.). Дата обращения: 19 марта 2018. 23 марта 2018 года.
4. Александр Панчин. Сумма биотехнологии. Руководство по борьбе с мифами о генетической модификации растений, животных и людей. — АСТ, 2015, допечатка 2017. — 432 с. — .[1] от 19 марта 2018 на Wayback Machine
5. Hobom B. Surgery of genes – at the doorstep of synthetic biology (нем.) // Medizinische Klinik. — 1980. — Bd. 75, Nr. 24. — S. 14—21.
6. Алехин М. Д. Синтезируя живое от 4 октября 2017 на Wayback Machine, 12 августа 2011, http://www.nanonewsnet.ru/articles/2011/sinteziruya-zhivoe, проверено 04-10-2017.
7. BioBricks Foundation  (неопр.). BioBricks Foundation. Дата обращения: 19 марта 2018. 12 марта 2018 года.
8. SYNBIOSAFE: Synthetic biology and its social and ethical implications (рус.). Дата обращения: 12 сентября 2021. 12 сентября 2021 года.
9. Уэбб, Гессель, 2024, с. 17.

Литература

• Эми Уэбб, Эндрю Гессель. Машина творения. Новые организмы, редактирование генома и лабораторные гамбургеры = Amy Webb, Andrew Hessel . The Genesis Machine: Our Quest to Rewrite Life in the Age of Synthetic Biology. — М.: Альпина нон-фикшн, 2024. — С. 472. — .

Ссылки

• Биоинженер Джеймс Коллинз о программировании живых клеток, биопленках и создании пробиотиков на сайте ПостНаука
• Алехин М. Д. Синтезируя живое, 12 августа 2011, http://www.nanonewsnet.ru/articles/2011/sinteziruya-zhivoe, проверено 04-10-2017.
• Engineering Biology Problems Book, 2016. doi: 10.2139/ssrn.2898429