Onderzoek suggereert relatie tussen computerchips en genensynthese

Nieuw onderzoek van de Universiteit van Cincinnati suggereert dat synthetisch leven mogelijk in de nabije toekomst kan worden gecreëerd op basis van een vergelijking met de evolutie van computerchips.

Andrew Steckl, een professor aan de universiteit en een Ohio Eminent Scholar, is ervan overtuigd dat belangrijke vooruitgang in genensynthese spoedig tot grootschalige genmanufacturing kan leiden. Samen met zijn student Joseph Riolo gebruikten ze de geschiedenis van microchipontwikkeling en grote computersoftwareplatforms om een voorspellend model te creëren. Dit model werd vervolgens gebruikt om synthetische biologie te begrijpen.

Synthetische biologie begrijpen

“Geen analogie is perfect. DNA voldoet niet aan bepaalde definities van digitale code,” zei Riolo. “Maar er zijn veel manieren waarop het genoom en softwarecode vergelijkbaar zijn.”

De studie van de Universiteit van Cincinnati toonde aan dat synthetische biologie het potentieel heeft om “de volgende epochale technologische vooruitgang voor de mensheid te zijn, na micro-elektronica en internet.”

Er zijn veel potentiële toepassingen voor dit, zoals de creatie van nieuwe biobrandstoffen om medische behandelingen te ontwikkelen.

Volgens Steckl kunnen we de ontwikkeling van computerchips gebruiken als leidraad om de snelheid en kosten van de productie van synthetisch leven en de trajectoriale baan die het mogelijk zal volgen, te begrijpen.

Het gepubliceerde artikel richt zich op de vergelijking en overeenkomsten tussen biologische en digitale coderingstalen in termen van alfabet, woorden en zinnen. Met dat gezegd, zeggen de auteurs dat DNA-codering slechts een deel is van een complex verhaal over genen.

Steckl is eenistinguished professor met gezamenlijke benoemingen in elektrotechniek, biomedische techniek en materiaaltechniek aan de College of Engineering and Applied Science van de Universiteit van Cincinnati.

“Er zijn allerlei voorbehouden, maar we hebben een nulorde-vergelijking nodig om deze weg in te slaan,” zei Steckl. “Kunnen we de complexiteit van het programmeren van een gevechtsvliegtuig of een Mars-rover vergelijken met de complexiteit die samenhangt met het creëren van een genoom van een bacterie? Zijn ze van dezelfde orde of zijn ze aanzienlijk ingewikkelder?

“Of biologische organismen zijn oneindig veel ingewikkelder en vertegenwoordigen de meest ingewikkelde ‘programmering’ die ooit is gedaan — dus er is geen manier om het kunstmatig te dupliceren — of misschien zijn ze van dezelfde orde als het creëren van de code voor een F-35-gevechtsvliegtuig of een luxewagen, dus misschien is het mogelijk.”

Kunstmatige menselijke genomen synthetiseren

Volgens de studie is de prijs van genbewerking en genomensynthese ongeveer gehalveerd elke twee jaar sinds 2010, vergelijkbaar met de wet van Moore.

“Dit zou betekenen dat het synthetiseren van een kunstmatig menselijk genoom ongeveer 1 miljoen dollar zou kunnen kosten en eenvoudigere toepassingen zoals een aangepaste bacterie kunnen worden gesynthetiseerd voor zo weinig als 4.000 dollar,” zeiden de auteurs.

“Deze combinatie van overkomelijke complexiteit en gematigde kosten rechtvaardigt de academische enthousiasme voor synthetische biologie en zal blijven inspireren om interesse te hebben in de regels van het leven.”

Steckl zegt dat bio-engineering cruciaal kan worden voor bijna elke industrie en wetenschap.

“Ik zie een correlatie tussen hoe computing is geëvolueerd als discipline. Nu zie je zware computing in elke wetenschappelijke discipline,” zei Steckl. “Ik zie iets soortgelijks gebeuren in de wereld van biologie en bio-engineering. Biologie is overal. Het zal interessant zijn om te zien hoe deze dingen evolueren.”

Wat betreft de creatie van kunstmatig leven, zeggen de auteurs dat het iets is dat een enorme verantwoordelijkheid met zich meebrengt.

“Het is niets om lichtvaardig over te doen,” zei Steckl. “Het is niet zo eenvoudig als we het zouden moeten doen omdat we het kunnen doen. Men moet ook de filosofische of zelfs religieuze implicaties in overweging nemen.”