Biologische teleporter kan leven door melkweg zaaien

De eerste biologische teleporter bevindt zich in een laboratorium op het lagere niveau van het gebouw in San Diego waar Synthetic Genomics Inc. (SGI) is gehuisvest, en ziet eruit als een supergrote uitrustingswagen.

Het apparaat is eigenlijk een conglomeraat van kleine machines en laboratoriumrobots, aan elkaar gekoppeld tot één grote machine. Maar deze kan iets ongekends doen: het kan verzonden digitale code gebruiken om virussen af ​​te drukken.

In een reeks experimenten die vorig jaar culmineerden, gebruikten SGI-wetenschappers genetische instructies die van elders in het gebouw naar het apparaat werden gestuurd om automatisch het DNA van het gewone griepvirus te vervaardigen. Ze produceerden ook een functionele bacteriofaag, een virus dat bacteriële cellen infecteert.

Hoewel dat niet de eerste keer was dat iemand een virus maakte van DNA-delen, was het wel de eerste keer dat het automatisch gebeurde, zonder mensenhanden.

Het apparaat, een digitaal-naar-biologische converter genaamd, werd in mei onthuld. Hoewel het nog steeds een prototype is, zouden dergelijke instrumenten op een dag biologische informatie kunnen uitzenden van locaties waar een ziekte is uitgebroken naar vaccinfabrikanten, of gepersonaliseerde medicijnen op aanvraag aan het bed van de patiënt kunnen afdrukken.

We dromen al ongeveer tien jaar van de mogelijkheid om levensvormen te faxen, zegt Juan Enriquez, een executive bij Excel Ventures, een durfkapitaalbedrijf dat heeft geïnvesteerd in SGI, die zich een nieuwe industriële revolutie voorstelt met de digitaal-biologische converter als de cotton gin.

Craig Venter, de afvallige bioloog die in 2005 Synthetic Genomics oprichtte, maar niet langer een dagelijkse rol speelt in zijn activiteiten, heeft gezegd dat hij zelfs denkt dat het mogelijk zal zijn om levensvormen tussen planeten over te dragen.

Hij heeft er met Elon Musk over gesproken, zegt Dan Gibson, SGI's vice-president voor DNA-technologie.

griepvirussen

In tegenstelling tot Venter, bekend om zijn opschepperij en grote wetenschappelijke plannen, is Gibson ingetogen, hoewel ook bekend onder biologen voor Gibson Assembly, een reactie die kleine stukjes in het laboratorium gemaakt DNA samenvoegt tot veel grotere genen.

SGI's BioXP 3200 , een commerciële DNA-printer, vormt het hart van de digitaal-naar-biologische converter . Wanneer Gibson, zittend in zijn kantoor, een bericht naar de converter stuurt, begint deze zijn werk met vooraf geladen chemicaliën. Hij kon zo'n bericht net zo gemakkelijk overal vandaan sturen.

Eind mei onthulde het team van Gibson hoe ze het apparaat hadden gebruikt om op geautomatiseerde wijze DNA, RNA, eiwitten en virussen te maken van digitaal verzonden DNA-sequenties zonder menselijke tussenkomst.

Het werk aan de converter begon rond 2013, toen SGI en Novartis, de medicijnmaker, een test deden om te zien of ze gegevens van griepuitbraken konden gebruiken om heel snel zaadvirussen te construeren, waaruit vaccins worden gemaakt.

Hun kans kwam in maart van dat jaar toen de Chinese autoriteiten H7N9-griepinfecties meldden en de DNA-sequentiegegevens van de bug online plaatsten. (De H en de N in grieptypes verwijzen naar hemagglutinine en neuraminidase, eiwitten op de buitenste schil van virussen die herkenbaar zijn door het menselijke immuunsysteem.) Het was Paaszondag, herinnert Gibson zich, toen ik een e-mail kreeg dat H7N9-vogel griep veroorzaakte nogal wat angst in China. Dus we waren heel snel in staat om de DNA-sequentie te krijgen.

Twee dagen later, zonder directe toegang tot monsters, alleen de gedigitaliseerde sequenties, had SGI de H- en N-genen op Gibsons DNA-printer gesynthetiseerd. Die DNA-strengen werden verscheept naar Novartis, die ze gebruikte om virusvoorraden te genereren die de nieuwe genetische informatie bevatten - het soort dat wordt gebruikt bij de productie van vaccins. Gibson zegt dat toen het idee voor de digitaal-naar-biologische omzetter werkelijkheid werd. Ik zei: 'Kunnen we niet alles in één doos integreren? herinnert hij zich.

Gibson hoopt van het apparaat een winstgevende onderneming te maken. Stel je voor, zegt hij, dat de Centers for Disease Control and Prevention in Atlanta de genetische instructies ontrafelt voor een antilichaam tegen een ziekte als Ebola die een epidemie dreigt te veroorzaken. Die code zou digitaal naar converters in elk ziekenhuis over de hele wereld kunnen worden gestreamd om het tegengif te gaan maken. Dat is iets waarvan ik geloof dat het gaat gebeuren, niet in de verre toekomst.

Fout problemen

Ook al is de mogelijkheid om het leven te programmeren en het op verschillende plaatsen te laten verschijnen verrassend, hoe nuttig biologische teleportatie zal zijn, blijft discutabel. Het creëren van een kleine hoeveelheid zaadvirusvoorraad is belangrijk, maar het is slechts één stap in het produceren van voldoende vaccin voor een heel land. De verzwakte virussen die in griepprikken terechtkomen, moeten meestal met biljoenen kippeneieren worden gekweekt - een zorgvuldig gepland proces dat een half jaar duurt.

En de DNA-strengen die de converter van SGI maakt, hebben nog steeds last van fouten, of willekeurige mutaties. Deze mutatiesnelheid zou onaanvaardbaar hoog zijn als je probeert om … vaccins of geneesmiddelen te maken, zei viroloog David Evans van de Universiteit van Alberta in een e-mail. De FDA zou een koe hebben.

Toch zegt Evans dat hoewel er niet veel nieuws is in een bepaalde stap, het behoorlijk indrukwekkend is om ze allemaal samen te voegen om functioneel DNA naar buiten te laten komen aan de achterkant. Los het foutprobleem op en je zou een apparaat hebben dat iedereen zou willen hebben.

Gibson zegt dat hij het foutpercentageprobleem aanpakt en ook probeert de converter tot een beheersbare grootte te verkleinen. Op dit moment neemt hij ongeveer dezelfde ruimte in beslag als een Fiat 500-auto.

Panspermie

SGI heeft nog geen leven gedrukt - de meeste biologen beschouwen een virus niet als levend. Maar misschien komen ze er wel. In 2016 kondigde SGI de oprichting aan van een minimale cel, een bacterie met het kleinste genoom ooit en die zou kunnen dienen als een soort blanco cassette om nieuwe genetische instructies te accepteren. Gibson zegt dat aangezien de minimale cel de eenvoudigste vorm van leven is, het logisch zou kunnen zijn om er een te printen.

Sommige geldschieters van SGI, waaronder Venter, laten doorschemeren dat de ultieme taak voor een levensdrukker zou zijn om leven heen en weer te sturen tussen planeten. In één scenario zou een sequencing-machine naar Mars kunnen worden gestuurd om de genetische code te verkrijgen van alle levensvormen, of bijna-levensvormen, die daar worden gevonden.

Die gegevens konden ze worden verzonden naar een aardgebonden converter, die het buitenaardse leven zou reconstrueren, misschien in een zwaarbeveiligd laboratorium. Een SGI-team bracht tijd door met NASA-wetenschappers in de barre Mojave-woestijn in 2013 toetsingsaspecten van de theorie. We hebben een onderzoekslab-bus geladen met alle spullen die we nodig hadden, een paar monsters geïsoleerd en de sequentie ervan bepaald, zegt Gibson.

Het verzenden van levensgegevens de ruimte in zou nog interessanter kunnen zijn. Volgens een theorie over hoe het leven op aarde ontstond, bekend als panspermia, werd het hierheen gedragen door een meteoor of komeet. Het sturen van biologische converters naar de ruimte zou de manier kunnen zijn waarop de mensheid iets terug doet, zegt Enriquez, waarmee hij elders leven zaait.

Ik [wil] iets niet van deze wereld doen, een van deze dingen naar Mars sturen en brandstoffen printen, of een deel van een atmosfeer printen, of voedingsstoffen, zegt hij.

Dit roept de vraag op welke levensvorm, of welke genetische sequentie, als eerste zou verdwijnen. Venter gebruikte beroemd (en in het geheim) zijn eigen DNA als basis voor de eerste menselijke genoomsequentie van een individuele persoon, gepubliceerd in 2003.

Op de vraag of Venter nu van plan was zijn genoom op een andere planeet te reproduceren, zeiden zowel Gibson als Enriquez hetzelfde: geen commentaar.

zich verstoppen