Індустрія синтетичної революції

Современная синтетична геноміка одночасно поєднує в собі передові методики хімічного синтезу ДНК з використанням величезних обчислювальних потужностей для проектування нових послідовностей нуклеотидів. Такий підхід дозволяє вченим створювати унікальний генетичний матеріал, який неможливо отримати, використовуючи звичайні методи біотехнології. За прогнозами експертів у найближчі п'ять років індустрію синтетичної геноміки чекає стабільне зростання. Дуже скоро це може позначитися на зовнішності всього людства.

Методіка штучного отримання молекул ДНК була описана ще в 1979 году в роботі лауреата Нобелівської премії з фізіології і медицині Хара Гобінда Корани. Фактично, це забезпечило створення нового підходу в генетичній інженерії. Однак на перших етапах технологія була дуже складною і дорогою. Та й максимальна можлива довжина одержуваних нуклеотидних ланцюжків не перевищувала в той час 200 молекул. Знадобилося більше 20 років напруженої роботи провідних наукових колективів з різних країн для того, щоб розвинути цей напрямок до того ступеня, що штучне синтезування ділянок ДНК змогло практично витіснити операцію клонування в більшості проведених експериментів. Відправною точкою зародження галузі синтетичної геноміки можна вважати 1999 год, коли кілька великих корпорацій почали на комерційній основі виробляти штучно отримані ділянки ДНК. З'явилися нові компанії, такі як Entelechon і Geneart, більшою мірою задовольняли запити кінцевих споживачів. Створені підприємства вкладали кошти в перспективні дослідження в цій області, виробляли закупівлі найсучаснішого обладнання.

Такім чином, незабаром синтез генів на замовлення стало набагато доступнішим, і згодом тільки стимулював розвиток попиту. Одночасно залучалися нові інвестиції і в наукові розвідки. Незважаючи на те, що стрибкоподібного зростання в найближчому майбутньому поки не передбачається, стабільне зростання області синтетичної геноміки буде спостерігатися протягом ще не менше п'яти років.

С моменту свого зародження в кінці 1990-х годов індустрія синтетичної геноміки стрімко розвивалася. Однак спочатку основний упор робився передусім на підвищення якості виробництва. Так, перші кілька років вартість отримання одного нуклеотиду у складі ДНК послідовності дорівнювала в середньому € 5. У міру вдосконалення технології синтезу не менш важлива стала і собівартість продукції.

Прімечательно, що в період з 2002 по 2005 годи ціна в середньому знижувалася на 20% щороку. Після 2005 года здешевлення вже не було настільки різким, але як і раніше становило близько 10% на рік. В даний час вартість отримання нуклеотиду ланцюжка ДНК становлять у середньому близько € 1, але цей показник може істотно варіюватися в межах ± 50% в залежності від типу синтезованих молекул. Значне зниження цін в індустрії синтетичної геноміки зробило дослідження в галузі генної інженерії доступними для широкого кола науковців. Дана обставина послужила одним з ключових факторів подвоєння бюджету НДДКР у галузі біотехнологій в США в період з 1999 по 2008 годи. За прогнозами експертів за найближчі п'ять років вартість отримання одного нуклеотиду повинна досягти значення € 0.3-0. 5 при збереженні темпів розвитку індустрії синтетичної геноміки.

Сегодня в усьому світі існує більше 100 компаній, що спеціалізуються на синтезі нуклеотдов ДНК послідовностей. Серед них: ATG Biosynthetics, Biomax Informatics, Febit, Sloning в Європі; Blue Heron, DNA 2. 0, CODA Genomics в США; Geneworks в Австралії; JBioS в Японії; Sangon, ShineGene в Китаї; Evrogen в Росії. Обсяг виробництва штучного генетичного матеріалу складає в середньому приблизно 100 000 зразків на рік. Якщо тенденція падіння цін збережеться, то можна очікувати подвоєння сумарного річного випуску продукції до 2015 році.

Одновременно спостерігається і збільшення довжини ланцюжків синтезованих на замовлення молекул ДНК. Так у 2009 году більшість компаній приймало від 50 до 70% запитів на отримання послідовностей з 500-2000 нуклеотидів. Замовлення на синтез генів довжиною більше 40000 нуклеотидів і зараз становлять малу частку від загального обсягу виробництва.

К теперішнього часу, за десять з невеликим років свого існування, синтетична геноміка перетворилася з революційного напрямку наукових досліджень в стрімко розвивається індустрію. І перспективи тут величезні. Перед людиною відкривається можливість створення абсолютно нових форм життя, виправлення помилок геному власного організму, запобігання неминучого і звернення назад генетичних хвороб і відхилень. Тільки направляючи потенціал синтетичної геноміки на благо суспільства, необхідно усвідомлювати всі потенційні ризики та можливі непередбачувані наслідки такої діяльності і розробляти ефективні механізми їх запобігання. Генетичні інженери повинні розуміти, що вже в самому найближчому часі вони можуть бути у відповіді за вигляд усього людства.

Максім Алехін

научний співробітник Центру високих технологій МФТІ

• IBM ускоряет обучение ИИ на скорости света при минимальном энергопотреблении
• Учёные впервые визуализировали форму одиночного фотона
• Солнечная система для зарядки электромобилей
• Крупнейший электрический самолёт взлетит в 2025 году
• ДНК-биочернила открывают новые горизонты для 3D-печати кровеносных сосудов
• Исследователи улучшили эффективность и долговечность солнечных элементов
• Тёмная материя: Как камера отслеживает невидимое
• Мягкий, растяжимый электрод имитирует тактильные ощущения с помощью электрических сигналов