Биологи научились программировать ГМО-бактерии
Инженеры из Массачусетского технологического института разработали язык ДНК-программирования, который позволит человеку без углубленных знаний биологии создавать бактерии с желаемыми свойствами. Статья с результатами работы опубликована в ведущем научном журнале Science.
Целью ученых было создание удобного инструмента для строительства биологического аналога логических схем внутри живой клетки. Каждая такая схема, которая состоит из ДНК-компонентов, может быть помещена в бактерии, чтобы наделить их способностью правильно реагировать на определенные условия окружающей среды.
Сначала пользователь, как и в других языках программирования, должен написать текстовый код, который затем компилируется, то есть переводится на язык нуклеиновых кислот. Текст описывает логические компоненты, которые необходимы для выполнения требуемой функции, а компилятор подбирает соответствующие молекулы ДНК. По словам ученых, такой подход позволит спроектировать бактериальные клетки, способные производить лекарства от рака, а также дрожжи, которые останавливают процесс брожения, если накопилось слишком много токсичных продуктов.
За последние десятилетия биологи и инженеры разработали множество генетических устройств: датчики, носители памяти, биологические часы и многие другие. Все они могут быть объединены в различные схемы, позволяющие усовершенствовать функции внутри клеток или даже добавлять новые. Разработанный учеными язык ДНК-программирования позволяет создавать такие схемы человеку даже без специального образования.
В основе языка лежит Verilog — среда для программирования компьютерных микросхем. Чтобы получить ее версию для клеток, инженеры создали вычислительные элементы и биологические сенсоры, которые возможно закодировать в виде ДНК. Сенсоры могут быть чувствительными к различным веществам вроде кислорода или глюкозы, а также к свету, температуре или кислотности среды.
Ученым удалось создать 60 схем с различными функциями, при этом 45 из них правильно работали уже при первых испытаниях. Одна из схем представляет собой крупнейшую из искусственных биологических цепей, которая включает в себя 12 тысяч спаренных оснований ДНК.
Исследователи планируют усовершенствовать язык, чтобы получить бактерии, которые могли бы помочь человеку переваривать лактозу, жить в корнях растений и производить инсектициды, если на растения нападают вредители, и многие другие полезные организмы.
В прошлом году американское Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов впервые одобрило употребление в пищу генетически модифицированного лосося. Также рассматривается возможность одобрения продажи комаров, которые не способны быть переносчиками опасных тропических болезней.
Целью ученых было создание удобного инструмента для строительства биологического аналога логических схем внутри живой клетки. Каждая такая схема, которая состоит из ДНК-компонентов, может быть помещена в бактерии, чтобы наделить их способностью правильно реагировать на определенные условия окружающей среды.
Сначала пользователь, как и в других языках программирования, должен написать текстовый код, который затем компилируется, то есть переводится на язык нуклеиновых кислот. Текст описывает логические компоненты, которые необходимы для выполнения требуемой функции, а компилятор подбирает соответствующие молекулы ДНК. По словам ученых, такой подход позволит спроектировать бактериальные клетки, способные производить лекарства от рака, а также дрожжи, которые останавливают процесс брожения, если накопилось слишком много токсичных продуктов.
За последние десятилетия биологи и инженеры разработали множество генетических устройств: датчики, носители памяти, биологические часы и многие другие. Все они могут быть объединены в различные схемы, позволяющие усовершенствовать функции внутри клеток или даже добавлять новые. Разработанный учеными язык ДНК-программирования позволяет создавать такие схемы человеку даже без специального образования.
В основе языка лежит Verilog — среда для программирования компьютерных микросхем. Чтобы получить ее версию для клеток, инженеры создали вычислительные элементы и биологические сенсоры, которые возможно закодировать в виде ДНК. Сенсоры могут быть чувствительными к различным веществам вроде кислорода или глюкозы, а также к свету, температуре или кислотности среды.
Ученым удалось создать 60 схем с различными функциями, при этом 45 из них правильно работали уже при первых испытаниях. Одна из схем представляет собой крупнейшую из искусственных биологических цепей, которая включает в себя 12 тысяч спаренных оснований ДНК.
Исследователи планируют усовершенствовать язык, чтобы получить бактерии, которые могли бы помочь человеку переваривать лактозу, жить в корнях растений и производить инсектициды, если на растения нападают вредители, и многие другие полезные организмы.
В прошлом году американское Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов впервые одобрило употребление в пищу генетически модифицированного лосося. Также рассматривается возможность одобрения продажи комаров, которые не способны быть переносчиками опасных тропических болезней.