Biologische Teleporter könnten Leben durch die Galaxie säen

Der erste biologische Teleporter steht in einem Labor im Untergeschoss des San Diego-Gebäudes, in dem sich Synthetic Genomics Inc. (SGI) befindet, und sieht aus wie ein übergroßer Gerätewagen.

Das Gerät ist eigentlich ein Konglomerat aus kleinen Maschinen und Laborrobotern, die miteinander verbunden sind, um eine große Maschine zu bilden. Aber dieser kann etwas noch nie Dagewesenes: Er kann übertragenen digitalen Code verwenden, um Viren zu drucken.

In einer Reihe von Experimenten, die im vergangenen Jahr ihren Höhepunkt erreichten, verwendeten SGI-Wissenschaftler genetische Anweisungen, die von anderen Stellen im Gebäude an das Gerät gesendet wurden, um automatisch die DNA des gewöhnlichen Grippevirus herzustellen. Sie produzierten auch einen funktionsfähigen Bakteriophagen, ein Virus, das Bakterienzellen infiziert.

Obwohl dies nicht das erste Mal war, dass jemand einen Virus aus DNA-Teilen hergestellt hatte, war es das erste Mal, dass dies automatisch und ohne menschliche Hände geschah.

Das als Digital-zu-Biologische-Konverter bezeichnete Gerät wurde im Mai vorgestellt. Obwohl es sich noch um einen Prototyp handelt, könnten solche Instrumente eines Tages biologische Informationen von Orten eines Krankheitsausbruchs an Impfstoffhersteller übertragen oder personalisierte Medikamente auf Abruf am Bett der Patienten ausdrucken.

Wir träumen seit etwa einem Jahrzehnt davon, Lebensformen zu faxen, sagt Juan Enriquez, ein leitender Angestellter bei Excel Ventures, einer Risikokapitalfirma, die in SGI investiert hat und sich mit dem digital-biologischen Konverter eine neue industrielle Revolution vorstellt wie der Cotton Gin.

Craig Venter, der abtrünnige Biologe, der Synthetic Genomics im Jahr 2005 gründete, aber keine alltägliche Rolle mehr in seinen Aktivitäten spielt, sagte, er glaube sogar, dass es möglich sein werde, Lebensformen zwischen Planeten zu übertragen.

Er habe mit Elon Musk darüber gesprochen, sagt Dan Gibson, SGIs Vizepräsident für DNA-Technologie.

Grippeviren

Im Gegensatz zu Venter, der für Prahlereien und große wissenschaftliche Pläne bekannt ist, ist Gibson zurückhaltend, obwohl er unter Biologen auch für die Gibson Assembly bekannt ist, eine Reaktion, die kleine Stücke im Labor hergestellter DNA zu viel größeren Genen verbindet.

BioXP 3200 von SGI , ein kommerzieller DNA-Drucker, bildet das Herzstück des Digital-zu-Biologischen-Konverters . Wenn Gibson, der in seinem Büro sitzt, eine Nachricht an den Konverter sendet, beginnt dieser seine Arbeit mit vorgeladenen Chemikalien. Er könnte eine solche Nachricht genauso gut von überall aus senden.

Ende Mai gab Gibsons Team bekannt, wie sie das Gerät verwendet hatten, um DNA, RNA, Proteine ​​und Viren auf automatisierte Weise aus digital übertragenen DNA-Sequenzen ohne menschliches Eingreifen zu erzeugen.

Die Arbeit am Konverter begann um 2013, als SGI und der Arzneimittelhersteller Novartis einen Test durchführten, um zu sehen, ob sie Daten von Grippeausbrüchen verwenden könnten, um sehr schnell Samenviren zu konstruieren, aus denen Impfstoffe hergestellt werden.

Ihre Chance kam im März desselben Jahres, als die chinesischen Behörden Infektionen mit der H7N9-Grippe meldeten und die DNA-Sequenzdaten des Käfers online stellten. (Das H und das N in Grippetypen beziehen sich auf Hämagglutinin und Neuraminidase, Proteine ​​auf der äußeren Hülle von Viren, die vom menschlichen Immunsystem erkennbar sind.) Es war Ostersonntag, erinnert sich Gibson, als ich eine E-Mail von diesem H7N9-Vogel erhielt Die Grippe verursachte in China einen ziemlichen Schrecken. So waren wir sehr schnell in der Lage, die DNA-Sequenz zu bekommen.

Zwei Tage später hatte SGI ohne direkten Zugang zu irgendwelchen Proben, nur den digitalisierten Sequenzen, die H- und N-Gene auf Gibsons DNA-Drucker synthetisiert. Diese DNA-Stränge wurden an Novartis verschickt, die sie zur Generierung von Virusvorräten mit der neuen genetischen Information verwendeten – die Art, die für die Impfstoffproduktion verwendet wird. Gibson sagt, dass zu diesem Zeitpunkt die Idee für den Digital-zu-Bio-Konverter Wirklichkeit wurde. Ich sagte: „Können wir nicht alles in eine Box integrieren? er erinnert sich.

Gibson hofft, das Gerät in ein profitables Geschäft zu verwandeln. Stellen Sie sich vor, sagt er, dass die Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten in Atlanta die genetischen Anweisungen für einen Antikörper gegen eine Krankheit wie Ebola enträtseln, die droht, eine Epidemie auszulösen. Dieser Code könnte digital an Konverter in jedem Krankenhaus auf der ganzen Welt gestreamt werden, um mit der Herstellung des Gegenmittels zu beginnen. Das ist etwas, von dem ich glaube, dass es passieren wird, nicht in ferner Zukunft.

Fehlerprobleme

Auch wenn die Fähigkeit, Leben zu programmieren und es an verschiedenen Orten erscheinen zu lassen, verblüffend ist, bleibt der Nutzen der biologischen Teleportation fraglich. Es ist wichtig, eine kleine Menge an Virusvorräten anzulegen, aber es ist nur ein Schritt, um genügend Impfstoff für ein ganzes Land herzustellen. Die abgeschwächten Viren, die in Grippeimpfungen einfließen, müssen normalerweise zu Billionen in Hühnereiern gezüchtet werden – ein sorgfältig geplanter Prozess, der ein halbes Jahr dauert.

Und die vom SGI-Konverter hergestellten DNA-Stränge leiden immer noch unter Fehlern oder zufälligen Mutationen. Diese Mutationsrate wäre unannehmbar hoch, wenn Sie versuchen, … Impfstoffe oder Arzneimittel herzustellen, sagte der Virologe David Evans von der University of Alberta in einer E-Mail. Die FDA hätte eine Kuh.

Trotzdem sagt Evans, dass, obwohl es in keinem bestimmten Schritt viel Neues gibt, es ziemlich beeindruckend ist, sie alle zusammenzusetzen, damit am hinteren Ende eine funktionale DNA herauskommt … Beheben Sie das Fehlerproblem und Sie hätten ein Gerät, das jeder haben möchte.

Gibson sagt, er greife das Problem der Fehlerrate an und versuche auch, den Konverter auf eine handhabbare Größe zu schrumpfen. Im Moment nimmt es ungefähr den gleichen Platz ein wie ein Fiat 500-Auto.

Panspermie

SGI hat das Leben noch nicht gedruckt – die meisten Biologen betrachten einen Virus nicht als lebendig. Aber sie könnten dort ankommen. 2016 kündigte SGI die Schaffung einer Minimalzelle an, eines Bakteriums mit dem kleinsten Genom aller Zeiten, das als eine Art leere Kassette dienen könnte, um neue genetische Anweisungen aufzunehmen. Gibson sagt, da die Minimalzelle die einfachste Form des Lebens ist, könnte es logisch sein, zu versuchen, eine zu drucken.

Einige der Unterstützer von SGI, einschließlich Venter, deuten an, dass die ultimative Aufgabe für einen Lebensdrucker darin bestehen würde, Leben zwischen Planeten hin und her zu schicken. In einem Szenario könnte eine Sequenziermaschine zum Mars geschickt werden, um den genetischen Code aller dort gefundenen Lebensformen oder lebensnahen Formen zu erhalten.

Diese Daten könnten dann an einen erdgebundenen Konverter übermittelt werden, der das außerirdische Leben vielleicht in einem Hochsicherheitslabor rekonstruieren würde. Ein SGI-Team verbrachte Zeit mit NASA-Wissenschaftlern in der Ödnis Mojave-Wüste im Jahr 2013 Prüfung von Aspekten der Theorie. Wir haben einen Forschungslaborbus mit all dem Material beladen, das wir brauchten, einige Proben isoliert und sie sequenziert, sagt Gibson.

Noch interessanter könnte es sein, Lebensdaten ins All zu schicken. Nach einer Theorie, wie das Leben auf der Erde entstand, bekannt als Panspermie, wurde es auf einem Meteor oder Kometen hierher getragen. Biokonverter in den Weltraum zu schicken, könnte die Art der Menschheit sein, sich für den Gefallen zu revanchieren, sagt Enriquez, und anderswo Leben zu säen.

Ich [will] etwas nicht von dieser Welt machen, eines dieser Dinger zum Mars schicken und Brennstoffe drucken oder einen Teil einer Atmosphäre oder Nährstoffe drucken, sagt er.

Dies wirft die Frage auf, welche Lebensform oder welche genetische Sequenz zuerst verschwinden würde. Venter verwendete bekanntermaßen (und heimlich) seine eigene DNA als Grundlage für die erste menschliche Genomsequenz einer einzelnen Person, die 2003 veröffentlicht wurde.

Auf die Frage, ob Venter nun beabsichtige, sein Genom auf einem anderen Planeten zu reproduzieren, sagten sowohl Gibson als auch Enriquez dasselbe: Kein Kommentar.

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