Badania sugerują związek między układami scalonymi a syntezą genów

Nowe badania przeprowadzone na Uniwersytecie w Cincinnati sugerują, że życie syntetyczne może być stworzone w niedalekiej przyszłości na podstawie porównania z ewolucją układów scalonych.

Andrew Steckl, profesor na tym uniwersytecie i Ohio Eminent Scholar, jest przekonany, że duże postępy w syntezie genów mogą wkrótce doprowadzić do masowej produkcji genów. Wraz ze swoim studentem Josephem Riolo, para wykorzystała historię rozwoju mikrochipów i dużych platform oprogramowania komputerowego, aby stworzyć model predykcyjny. Model ten został następnie wykorzystany do zrozumienia biologii syntetycznej.

Poznanie biologii syntetycznej

„Żadna analogia nie jest idealna. DNA nie spełnia pewnych definicji kodu cyfrowego”, powiedział Riolo. „Jednak istnieje wiele sposobów, w jakie genom i kod oprogramowania są porównywalne.”

Badanie przeprowadzone na Uniwersytecie w Cincinnati wykazało, że biologia syntetyczna ma potencjał, aby być „następnym epokalnym postępem technologicznym ludzkości po mikroelektronice i internecie.”

Istnieje wiele potencjalnych zastosowań tej technologii, takich jak tworzenie nowych biopaliw do opracowania leków.

Według Steckla, możemy wykorzystać rozwój układów scalonych jako przewodnik do wnioskowania o szybkości i kosztach produkcji życia syntetycznego oraz trajektorii, której może ono podążać.

Opublikowany artykuł koncentruje się na porównaniu i podobieństwach między językami kodowania biologicznego i cyfrowego pod względem alfabetu, słów i zdań. Z tego, co powiedzieli autorzy, kodowanie DNA jest tylko częścią złożonej historii genów.

Steckl jest wybitnym profesorem, który zajmuje stanowiska w dziedzinach inżynierii elektrycznej, inżynierii biomedycznej i inżynierii materiałowej w College of Engineering and Applied Science.

“Istnieją wszystkie rodzaje zastrzeżeń, ale potrzebujemy porównania zero-rzędowego, aby rozpocząć tę drogę”, powiedział Steckl. “Czy możemy porównać złożoność programowania samolotu myśliwskiego lub łazika marsjańskiego z złożonością związaną z tworzeniem genomu bakterii? Czy są one tej samej wielkości, czy są znacznie bardziej skomplikowane?

“Albo organizmy biologiczne są o wiele bardziej skomplikowane i reprezentują najbardziej skomplikowane ‘programowanie’, jakie kiedykolwiek zostało wykonane – więc nie ma sposobu, aby je sztucznie powtórzyć – albo są one tej samej wielkości, co tworzenie kodu dla samolotu myśliwskiego F-35 lub luksusowego samochodu, więc może to być możliwe.”

Syntetyzowanie sztucznych genomów ludzkich

Według badania, cena edycji genów i syntezowania genomów została prawie podwojona co dwa lata od 2010 roku, podobnie jak Prawo Moore’a.

“To oznacza, że syntetyzowanie sztucznego genomu ludzkiego może kosztować około 1 miliona dolarów, a prostsze aplikacje, takie jak bakteria na zamówienie, mogą być syntetyzowane za jakieś 4 000 dolarów”, powiedzieli autorzy.

“To połączenie pokonywalnej złożoności i umiarkowanego kosztu uzasadnia entuzjazm akademicki dla biologii syntetycznej i będzie nadal inspirować zainteresowanie regułami życia.”

Steckl twierdzi, że inżynieria biologiczna może stać się kluczowa dla niemal każdej branży i nauki.

“Widzę korelację między tym, jak ewoluowało komputowanie jako dyscyplina. Teraz widzimy ciężkie komputowanie w każdej dyscyplinie naukowej”, powiedział Steckl. “Widzę coś podobnego w świecie biologii i inżynierii biologicznej. Biologia jest wszędzie. Będzie interesujące, aby zobaczyć, jak te rzeczy ewoluują.”

Co się tyczy tworzenia sztucznego życia, autorzy twierdzą, że jest to coś, co niesie ogromną odpowiedzialność.

“Nie jest to coś, co można brać lekko”, powiedział Steckl. “Nie jest tak proste, że powinniśmy to zrobić, bo możemy to zrobić. Należy również rozważyć filozoficzne lub nawet religijne implikacje.”