Forskning tyder på samband mellan datorchip och gensyntes

Ny forskning från University of Cincinnati tyder på att syntetiskt liv kan skapas i närtid baserat på en jämförelse med utvecklingen av datorchip. 

Andrew Steckl, professor vid universitetet och Ohio Eminent Scholar, är övertygad om att stora framsteg inom gensyntes snart kan leda till stor skala gen-tillverkning. Tillsammans med sin student Joseph Riolo använde de historien om mikrochipsutveckling och storskalig datorprogramvara för att skapa en prediktiv modell. Denna modell användes sedan för att förstå syntetisk biologi.

Att förstå syntetisk biologi

“Ingen analogi är perfekt. DNA uppfyller inte vissa definitioner av digital kod,” sa Riolo. “Men det finns många sätt som genomen och programkod är jämförbara.”

UC-studien visade att syntetisk biologi har potentialen att bli “nästa epokala tekniska framsteg för mänskligheten efter mikroelektronik och internet.”

Det finns många potentiella tillämpningar för detta, såsom skapandet av nya biobränslen för att utveckla medicinska behandlingar. 

Enligt Steckl kan vi använda datorchipsutveckling som en guide för att förstå hastigheten och kostnaderna för att producera syntetiskt liv och den bana det kan följa.

Den publicerade artikeln fokuserar på jämförelsen och likheterna mellan biologiska och digitala kodningsspråk i termer av alfabet, ord och meningar. Med det sagt säger författarna att DNA-kodning är bara en del av en komplex historia om gener. 

Steckl är en framstående professor som har gemensamma utnämningar inom elektroteknik, biomedicinsk teknik och materialteknik vid UC:s College of Engineering and Applied Science.

“Det finns alla sorters varningar, men vi behöver en nollordsjämförelse för att börja på denna väg,” sa Steckl. “Kan vi jämföra komplexiteten i att programmera ett stridsflygplan eller en Mars-rover med komplexiteten som är förknippad med att skapa en genomsnittlig bakteries genome? Är de av samma ordning eller är de betydligt mer komplicerade?

“Antingen är biologiska organismer mycket mer komplicerade och representerar den mest komplicerade ‘programmeringen’ som någonsin har gjorts — så det finns inget sätt att duplicera det artificiellt — eller kanske är de av samma ordning som att skapa koden för ett F-35 stridsflygplan eller en lyxbil, så kanske är det möjligt.”

Att syntetisera artificiella mänskliga genomer

Enligt studien har kostnaden för att redigera gener och syntetisera genomer ungefär halverats varannan år sedan 2010, liknande Moore’s lag. 

“Detta skulle innebära att syntetisera en artificiell mänsklig genomsnittlig kostnad på ungefär 1 miljon dollar och enklare tillämpningar som en anpassad bakterie kan syntetiseras för så lite som 4 000 dollar,” sa författarna.

“Denna kombination av övervinnelig komplexitet och måttlig kostnad rättfärdigar den akademiska entusiasmen för syntetisk biologi och kommer att fortsätta att inspirera intresse för livets regler.”

Steckl säger att bio-teknik kan bli avgörande för nästan varje industri och vetenskap.

“Jag ser en korrelation mellan hur datorteknik har utvecklats som en disciplin. Nu ser du tung datorteknik inom varje vetenskaplig disciplin,” sa Steckl. “Jag ser något liknande som händer i världen av biologi och bio-teknik. Biologi är överallt. Det kommer att vara intressant att se hur dessa saker utvecklas.”

När det gäller skapandet av artificiellt liv säger författarna att det är något som bär enormt ansvar. 

“Det är inte något som ska tas lättvindigt,” sa Steckl. “Det är inte så enkelt som att vi ska göra det för att vi kan göra det. Man bör också överväga de filosofiska eller till och med religiösa implikationerna.”