Дизайнерские клетки: использование синтетической биологии для редактирования нашего генетического кода

• Автор:
• Имя автора

  Квантумран Форсайт
• 12 ноября 2021

Прорывы в синтетической биологии проложили путь к созданию дизайнерских клеток, что затронуло многие отрасли — от здравоохранения до сельского хозяйства. Эти сконструированные клетки, способные производить новые белки, могут предложить персонализированные методы лечения болезней, более устойчивые сельскохозяйственные культуры и устойчивые энергетические решения. Однако этот технологический скачок также порождает серьезные этические и социальные проблемы, такие как неравенство доступа и потенциальные экологические нарушения, требующие тщательного глобального регулирования и вдумчивого обсуждения.

Контекст ячеек дизайнера

Ученые потратили десятилетия, пытаясь создать жизнь. В 2016 году они создали синтетическую клетку с нуля. К сожалению, клетка имела непредсказуемый характер роста, что чрезвычайно затрудняло ее изучение. Однако в 2021 году ученым удалось определить семь генов, которые приводят к последовательному росту клеток. Понимание этих генов жизненно важно для ученых при создании синтетических клеток.

Между тем, другие научные достижения позволили изменить существующие клетки, придав им «конструкторские функции». По сути, синтетическая биология может заставить эти клетки приобрести новые качества, изменив механизмы синтеза белка. Синтез белка необходим для клеточного роста и модификации. 

Симбиогенез — наиболее распространенная теория того, как работают клетки сегодня. Теория утверждает, что когда бактерии поглотили друг друга два миллиарда лет назад, клетки не переварились. Вместо этого они сформировали взаимовыгодные отношения, образовав эукариотическую клетку. Эукариотическая клетка обладает сложным механизмом построения белка, который может создавать любой белок, закодированный в генетическом материале клетки. 

Немецкие ученые внедрили синтетические органеллы, которые могут модифицировать генетический материал клетки, чтобы кодировать совершенно новые белки. Это достижение означает, что сконструированная клетка теперь может производить новые белки без каких-либо изменений в своих обычных функциях.

Разрушительное воздействие

Появление дизайнерских клеток может изменить способы лечения болезней и управления здоровьем. Клетки могут быть предназначены для целенаправленной борьбы с раком или для выработки инсулина для людей с диабетом, что снижает потребность во внешних лекарствах. Этот подвиг может привести к значительным изменениям в фармацевтической промышленности, поскольку фокус может переместиться с производства лекарств на разработку и производство конкретных клеток. Для отдельных людей это может означать более персонализированное и эффективное лечение, потенциально улучшающее качество жизни и продолжительность жизни.

Для других отраслей, помимо здравоохранения, дизайнерские клетки также могут иметь глубокие последствия. В сельском хозяйстве растения можно было бы создать с клетками, более устойчивыми к вредителям или суровым погодным условиям, что снизит потребность в химических пестицидах и повысит продовольственную безопасность. В энергетическом секторе можно было бы разработать элементы для эффективного преобразования солнечного света в биотопливо, предлагая устойчивое решение энергетических потребностей. Компаниям, работающим в этих секторах, придется адаптироваться к этим новым технологиям, потенциально требующим новых навыков и знаний, а правительствам придется установить правила для обеспечения безопасности и этичного использования.

Однако широкое использование дизайнерских клеток также поднимает важные этические и социальные вопросы, которые необходимо решить. Кто будет иметь доступ к этим технологиям? Будут ли они доступны по цене для всех или только для тех, кто сможет заплатить? Что еще более важно, как мы можем гарантировать, что использование дизайнерских клеток не приведет к непредвиденным последствиям, таким как новые заболевания или проблемы окружающей среды? Правительствам, возможно, придется установить глобальные правила для адекватного решения этих вопросов.

Последствия дизайнерских ячеек 

Более широкие последствия дизайнерских ячеек могут включать:

• Человеческие клетки создаются таким образом, чтобы стать невосприимчивыми к эффектам старения. 
• Новые отрасли промышленности сосредоточены на разработке и производстве клеток, что приводит к созданию рабочих мест и увеличению инвестиций в биотехнологии.
• Дизайнерские ячейки используются для очистки окружающей среды от загрязнителей, что приводит к созданию более чистой и здоровой окружающей среды.
• Производство более питательных культур способствует улучшению здоровья населения и снижению затрат на здравоохранение.
• Создание биотоплива приведет к уменьшению нашей зависимости от ископаемого топлива и продвижению энергетической независимости.
• Потенциальные нарушения экосистем, ведущие к непредвиденным последствиям для биоразнообразия.
• Возобновились дебаты о дизайнерских детях, открывающие вопросы о морали создания «идеальных» людей и о том, как это может усугубить социально-экономическое неравенство.

Вопросы для рассмотрения

• Какие дополнительные приложения вы можете придумать для конструкторских ячеек в разных отраслях? 
• Как вы думаете, есть ли применение дизайнерских клеток в погоне за бессмертием?