Геном — это полный комплект ДНК, находящийся внутри организма.

Благодаря проекту по расшифровке гененического кода под названием «Геном человека», осуществлённому международными усилиями в 2003 году, произошла революция в геномике. Учёные начали овладевать техникой чтения ДНК, чтобы определить порядок элементов цепочки A, C, T, и G внутри организма. Но я занимался совершенно иным. Мне надо было овладеть техникой написания ДНК. Подобно писателю, я начал с написания коротких предложений, или последовательностей кода ДНК, но вскоре перешёл к написанию абзацев, а затем и к полноценным романам о ДНК-коде ради создания важных биологических инструкций для белков и живых клеток. Живые клетки — наиболее эффективные механизмы по созданию новых продуктов, на их долю приходится 25 процентов от рынка фармацевтического производства, что составляет миллионы долларов.

Мы понимали, что написание ДНК продвинет биоэкономику гораздо дальше, как только станет возможно программировать клетки как компьютеры. Также мы знали, что это сделает возможной биотелепортацию... печать определённого биоматериала на основе кода ДНК. В качестве шага к реализации этих обещаний наша команда задалась целью создать синтетическую бактериальную клетку на основе кода ДНК, полученного из компьютера. Синтетическая ДНК — предмет потребления. Вы можете заказать небольшие отрезки ДНК у нескольких компаний, они возьмут вот эти четыре бутылки с реагентами, составляющими ДНК — G, A, T, и C, — и сделают очень короткие отрезки ДНК.

В течение примерно 15 лет мои коллеги развивали технологию сшивания таких коротких отрезков ДНК в полные бактериальные геномы. Самый длинный собранный нами геном содержал более одного миллиона букв. Это более, чем вдвое превосходит размер среднего романа, и мы должны были поставить каждую из букв в определённое место, без единой опечатки. Мы добились этого, разработав процедуру, которую я назвал было «методом одноэтапной изотермальной рекомбинации в пробирке».

Но, к моему удивлению, научному сообществу не понравилось это точное название и мы назвали это «сборка Гибсона». Сейчас сборка Гибсона — эталонный инструмент, используемым в лабораториях всего мира для построения коротких и длинных отрезков ДНК.

Как только мы химически синтезировали полный бактериальный геном, следующей нашей целью было найти способ превратить его в свободноживущую самовоспроизводящуюся живую клетку. Мы подошли к этому, приняв геном за операционную систему клетки, а её содержимое — за «железо», необходимое для загрузки генома. Путём проб и ошибок мы разработали процедуру перепрограммирования клеток и даже научились преобразовывать одни виды бактерий в другие путём замены генома одной клетки геномом другой. Технология по трансплантация генома открыла путь к возможности загрузки геномов, написанных учёными, а не матерью-природой. В 2010 году, объединив все технологии, разработанные для чтения и написания ДНК, мы создали первую синтетическую клетку, которую, конечно же, назвали Синтией.

С тех пор, как в 1995 году был оцифрован первый бактериальный геном, тысячи других были подвергнуты той же процедуре и сохранены в компьютерных базах данных. Создание нами синтетической клетки доказывало то, что можно повернуть этот процесс вспять: вытащить из компьютера полную последовательность бактериального генома и преобразовать её в свободноживущую самовоспроизводящуюся клетку со всеми ожидаемыми характеристиками вида, который мы сконструировали.

Теперь мне понятны сомнения в безопасности генетических манипуляций такого уровня. Являясь потенциальным благом для общества, эта технология также способна причинить вред. Понимая это, наш коллектив, ещё до проведения первого эксперимента, начал сотрудничество с правительством и общественностью, чтобы совместно принимать решения в области ответственного развития и регулирования этой новой технологии. Одним из таких решений стало введение проверки каждого клиента и всех его заказов на изготовление синтетической ДНК, дабы убедиться в том, что токсины или возбудители инфекции не созданы руками злодеев или в результате ошибки учёных. Обо всех подозрительных заказах сообщается в ФБР и в соответствующие правоохранительные органы.

Развитие технологии производства синтетических клеток

приведёт к очередной промышленной революции, и таким изменениям в экономике которые поспособствуют решению проблем устойчивого развития. Возможности безграничны. Представьте одежду, сделанную из возобновляемого натурального сырья, машины работающие на биотопливе, полученном из сконструированных микробов, пластик, произведённый из биоразлагаемых полимеров, и печать индивидуально созданных лекарств прямо у постели пациента. Интенсивная работа над созданием синтетических клеток сделала нас мировыми лидерами в написании ДНК. Работая над этим, мы нашли более быстрые, точные, а также более надёжные способы написания ДНК.

Наша технология настолько надёжна, что мы готовы автоматизировать процесс и передать лабораторный поток работ из рук учёных машинам. В 2013 году мы сделали первый ДНК-принтер. Он носит название BioXp. Просто незаменимая вещь для печати ДНК во многих областях применения, в которых работает моя группа и учёные по всему миру.

Вскоре после создания BioXp мы получили то письмо, где сообщалось о страшном птичьем гриппе H7N9 в Китае. На тот момент группа китайских учёных уже извлекла вирус, оцифровала ДНК и выложила её в интернет. По просьбе правительства США мы загрузили оцифрованную ДНК и менее чем за 12 часов напечатали её на BioXp. Затем наши коллеги из Novartis быстро начали перерабатывать эту синтетическую ДНК в вакцину от гриппа. Тем временем Центр по контролю и профилактике заболеваний США, при их технологии 40-х годов ХХ века, ожидал вирус из Китая, чтобы начать делать вакцину на основе использования яиц. Впервые у нас была вакцина против нового потенциально опасного штамма гриппа, созданная на опережение, и правительство США заказало эти вакцины для резерва.