Крейг Вентер - Жизнь на скорости света. От двойной спирали к рождению цифровой биологии

Кроме того, высочайшая специфичность фагов позволяет ожидать, что они будут безопасны. В августе 2006 года FDA одобрила опрыскивание мяса созданным компанией Intralytix препаратом фага, нацеленного на Listeria monocytogenes . В следующем году в Королевском национальном отоларингологическом госпитале в Лондоне были завершены предварительные клинические испытания лечения ушных инфекций (отитов), вызываемых Pseudomonas aeruginosa , и результаты были обнадеживающими {267} 267 Wright, A., C. H. Hawkins, E. E. Anggard, and D. R. Harper. “A controlled clinical trial of a therapeutic bacteriophage preparation in chronic otitis due to antibiotic-resistant Pseudomonas aeruginosa ; a preliminary report of efficacy.” Clin. Otolaryngol., август 2009, 34 (4), стр. 349–357. .

Благодаря ускоряющемуся развитию синтетической геномики и технологии по почти немедленной передаче генетической информации мы, вероятно, сможем реализовать потенциальную ценность новых синтетических фагов для лечения лекарственно-устойчивых инфекций. Но нам еще понадобится строгость современных методов, чтобы вытащить фаготерапию из ее псевдонаучного прошлого. Такие терапии могут быть спорными, поскольку в них применяется коктейль из вирусов, способных размножаться и эволюционировать. В конце концов, они могут содействовать болезням, вооружая бактерий новыми генами (вроде гена дифтерийного токсина), так что потребуется некоторая тщательная работа по проверке безопасности. Тем не менее я подозреваю, что эти сомнения будут быстро отброшены, когда этот подход начнет демонстрировать успехи, например, в ветеринарии или в лечении распространенных неприятностей – например, угрей (акне) {268} 268 Marinelli, L. J., et al. “Propionibacterium acnes bacteriophages display limited genetic diversity and broad killing activity against bacterial skin isolates.” mBio 3 (5), e00279, декабрь 2012. .

Для помощи в обуздании инфекционных болезней моя команда уже тестирует методы передачи и получения программ ДНК. НАСА финансирует наши эксперименты на своем полигоне в пустыне Мохаве, простирающейся по Калифорнии, Неваде, Юте и Аризоне. Мы будем использовать нашу институтскую мобильную лабораторию, которая оснащена оборудованием для взятия образцов почвы, выделения ДНК и ее секвенирования, чтобы документировать и проверять все требуемые действия для автономного выделения микробов из почвы, секвенирования их ДНК и затем передачу информации в облако посредством того, что мы называем «передатчик оцифрованной жизни».

Я не сомневаюсь, что эта технология будет работать. В прошлом десятилетии мы уже применяли более примитивный вариант метода удаленного взятия образцов по всей планете – в основном в ходе экспедиции на Sorcerer II , яхте, которую я использовал для похода по мировым океанам. Мы прошли по морю более восьмидесяти тысяч миль, беря образцы каждые двести миль, и если бы у нас было что-то вроде технологии, описанной выше, то можно было бы секвенировать материал, пока мы плыли. Вместо этого из-за тогдашней хрупкости лабораторных секвенаторов нам приходилось полагаться на «ФедЭкспресс» и UPS для доставки образцов в наши лаборатории.

В дополнение к созданию передатчика оцифрованной жизни мы создаем приемный блок, где присланная ДНК может быть произведена заново. Это устройство сейчас носит несколько имен, в том числе «цифровой биологический конвертер», «биологический телепортер» и – как предпочитал это называть бывший главный редактор Wired Крис Андерсон – «репликатор жизни». Сотворение жизни со скоростью света – это часть новой индустриальной революции, которая увидит, как производство сдвигается от централизованных фабрик прошлого к распределенному, одомашненному производственному будущему, благодаря 3D-принтерам. Эта технология уже применялась для сборки эмбриональных стволовых клеток в ткани, ращения костей и строительства самолетов или даже целых зданий способом «бетонной печати». Зачем набивать склады запчастями, когда в виртуальных компьютерных запасниках теперь можно хранить целые конструкции, которые можно печатать на месте и по мере надобности? Мы можем однажды прийти к тому, что каждый сможет сам изготавливать всю продукцию, какую захочет, от дверных ручек до смартфонов, в том числе следующее поколение 3D-принтеров. Скоро вы сможете сделать фото сломавшейся части посудомоечной машины, телевизора или любого другого прибора вашим смартфоном, а затем заплатить за лицензию на допечатку замены у себя дома. В результате краеугольные камни культуры потребления – огромный гипермаркет и фабрика – постепенно станут ненужными.

Ключевыми экономическими факторами в этом сценарии станут сырье и цена интеллектуальной собственности. Что же до возможной пользы, я думаю, что самым революционным могло бы стать применение специальных принтеров для биологического производства. На данный момент мы ограничены изготовлением белковых молекул, вирусов, фагов и отдельных микробных клеток, но дело чрезвычайно быстро движется к более сложным живым системам. Уже есть домашние версии 3D-принтеров, и разные группы уже ищут, как использовать переделанные струйные принтеры для печати клеток и органов. Эта завораживающая технология работает, выкладывая слоями живые клетки на структурную матрицу в форме кровеносного сосуда или человеческого органа. Как бы мы ни назвали в итоге эти устройства, я уверен, что в грядущие годы мы сможем конвертировать цифровую информацию в живые клетки, которые станут сложными многоклеточными организмами, или их можно будет «напечатать», чтобы сформировать трехмерные функционирующие ткани. Возможность напечатать организм остается еще довольно отдаленной, но достаточно скоро станет доступной. Мы движемся к миру без границ, в котором электроны и электромагнитные волны понесут оцифованную информацию туда, сюда и повсюду. Рожденная этими волнами информации жизнь будет двигаться со скоростью света.

Когда жизнь наконец обретет способность путешествовать со скоростью света, вселенная съежится, а наши возможности возрастут. Простые расчеты показывают, что при максимальном сближении Марса с Землей мы сможем отправить электромагнитную информацию о последовательности в цифро-биологический конвертер на Красной планете, чтобы обеспечить поселению колонистов вакцины, антибиотики или персонализированные лекарства, всего за 4,3 минуты. Так же точно, если бы марсоход НАСА «Кьюриосити» был оснащен устройством для секвенирования ДНК, он мог бы передать оцифровку генома марсианского микроба на Землю, где мы могли бы воссоздать этот организм в лаборатории.