Как синтетическая биология меняет жизнь?

Синтетическая биология (SynBio) - это область науки, которая занимается разработкой жизни на благо человека. Она может изменить многие аспекты жизни общества - от способов производства продуктов питания до методов выявления и лечения болезней.

Это быстрорастущая область науки. Фактически, к 2026 году ожидается, что глобальный доход рынка SynBio достигнет 34,5 млрд долларов при среднегодовом темпе роста 21,9% .

Хотя на эту увлекательную область исследований стоит обратить внимание, вам может быть сложно осмыслить её, особенно если вы не из науки. Имея это в виду, вот введение в синтетическую биологию и то, как она работает.

Что такое синтетическая биология?

SynBio - это область научных исследований, которая включает редактирование и перепроектирование биологических компонентов, систем и взаимодействий, составляющих жизнь. Таким образом SynBio может предоставить организмам новые способности, полезные для человека.

Это похоже на генную инженерию, но... В то время как генная инженерия передает готовый генетический материал между организмами, SynBio создает новый генетический материал с нуля.

SynBio имеет применение во множестве областей, включая исследования, охватывающие все, от освоения космоса до открытия лекарств. Вот пять его реальных применений:

1. Медицинские технологии

Открытие лекарств, производство антител и инновации в вакцинах (это ключ к борьбе с COVID-19). SynBio также играет важную роль в разработке « живого лекарства », то есть использования живых микробов для лечения хронических или тяжелых заболеваний.

2. Устойчивая энергия

Биотопливо, представляющее собой возобновляемую энергию, получаемую из живого вещества, в ближайшем будущем может заменить нефть и дизельное топливо, а технология синтетической биологии помогает разработать процессы ферментации, которые позволят производить биотопливо более эффективно.

3. Биовосстановление

При биовосстановлении используются живые организмы для восстановления загрязненных участков до их первоначального состояния. В этом поле используется SynBio, чтобы попытаться сделать процесс обеззараживания более эффективным и расширить список загрязняющих веществ, на которые можно воздействовать.

4. Продовольствие и сельское хозяйство

SynBio играет важную роль в клеточном сельском хозяйстве , которое представляет собой производство сельскохозяйственных продуктов непосредственно из клеток, а не из домашнего скота или растений. Эти модифицированные продукты могут иметь более высокую питательную ценность или не содержать аллергенов. Например, с его помощью можно сделать гамбургеры на растительной основе более похожими на мясо.

5. Космические системы и исследования

Синтетическая биология и трехмерная печать обладают огромным потенциалом для поддержания жизни во время освоения космоса. Используя технологию SynBio, клетки и бактерии можно было модифицировать для производства множества материалов - от пластика до лекарств и даже продуктов питания - и астронавты могли печатать эти синтетически созданные материалы по запросу, находясь в космосе.

Наука, лежащая в основе синтетической биологии

Чтобы понять механику SynBio, важно изучить взаимосвязь между ДНК и производством белка .

Белки являются движущей силой жизни в клетке, они отвечают за выполнение всех жизненных функций. Они создаются посредством процесса, называемого синтезом белка, который во многом зависит от ДНК. Почему ДНК так важна в производстве белка? Потому что в нем содержится вся информация, необходимая клетке для синтеза белка.

Как только белок сформирован, он отправляется в сложное путешествие по клетке, взаимодействуя с рядом других белков и клеточных компонентов для выполнения функций, необходимых для выживания клетки.

Этот процесс производства белка и клеточного взаимодействия является примером биологической системы . И именно эту биологическую систему синтетические биологи исследуют и пытаются ею манипулировать.

Пять основных направлений исследований

Изучив литературу, мы выделили пять основных областей исследования SynBio:

• In silico Синтетическая биология В этой области исследований используются компьютерные симуляции для проектирования и прогнозирования новых биологических систем. Это похоже на использование доски для рисования перед началом проекта.
• «Неестественная» молекулярная биология
  Область исследований, сфокусированная на изменении мельчайшей единицы ДНК - нуклеотидов.
• Биоинженерия.
  Эта область исследований имеет дело с более крупными сегментами ДНК, такими как гены или хромосомы, а иногда и с другими клеточными компонентами, которые взаимодействуют с ДНК. Она направлена на создание новых белков или белковых систем и является самой популярной областью исследований SynBio.
• Синтетическая геномика
  Сосредоточена на изменении и манипулировании целыми геномами (которые представляют собой полный набор ДНК клетки).
• Синтетическая биология протоклеток
  Эта область исследований направлена ​​на создание целых клеток. Это шаг к созданию полностью синтетических организмов.

Продукты синтетической биологии становятся все более распространенными в повседневной жизни - настолько, что к 2030 году , по мнению некоторых ученых, большинство людей будут есть, носить или использовать что-то, созданное с помощью синтетической биологии.