Состояние дел в синтетической биологии в мире

      Комментарии к записи Состояние дел в синтетической биологии в мире отключены

Состояние дел в синтетической биологии в мире

Успехи последнего десятилетия в области геномных и клеточных разработок по собственному значению для экономики и индустрии стран мира, сравнимо с открытием полупроводников в середине прошлого века и развитием радиоэлектронной индустрии в Кремниевой равнине.

В 2010 году биолог и американский инженер Крейг Вентер синтезировал первую клетку с неестественным геномом, собранном на суперкомпьютере. С того времени наибольшими клиентами изучений в данной области являются Минобороны США, Министерство энергетики США, компании оборонно-промышленного комплекса (Raytheon, Lockheed-Martin и др.).

Синтетическая биология – новейшее направление промышленной разработке на стыке информатики, электроники, биологии и химии, которое объединяет передовые области изучений с целью проектирования, построения и синтеза новых, а также, несуществующих в природе, живых систем и биологических функций. Современная синтетическая (системная) биология представляет собой инженерный инструментарий для проектирования функциональных и управляемых живых совокупностей с заданными особенностями – энергетического, промышленного и производственного характера.

Таблица 1. разработки и Исследования США в передовых биотехнологиях

  2007 2012 2015 (прогноз)
Передовые биотехнологии
для национальной обороны		 3,4 14,5 22,0–25,0

Существующие в Соединенных Штатах тренды технологического развития, в особенности – проекты Управления передовых оборонных исследовательских проектов (DARPA) Минобороны США и научных центров Армии США, говорят о возрастающей важности этих изучений.

Во время 2000–2012 гг. DARPA (Управление передовых оборонных исследовательских проектов Минобороны США) существенно увеличила помощь биотехнологий по программам микросистемных изучений, оборонных и IT. Выдающимися программами стали биоинженерная кровь, биодизельное технология и топливо стремительного создания вакцин.

28 июня 2011 года в Арлингтоне на собственной конференции DARPA (Управление передовых оборонных исследовательских проектов) дала старт новой программе Living Foundries («Живые фабрики»). Цель программы — создание, посредством компаний радиоэлектронной индустрии, промышленных разработок получения синтетических форм судьбы.

Правила молекулярной методы и генетики генетической инженерии для функциональных живых устройств и биосистем, по собственному функционалу похожи на подобные разработки проектирования электронных устройств. К примеру, в совокупности стандартов iGEM используются унифицированные биологические компоненты – биоблоки. Технологии создания живой автомобили – это высокоуровневое проектирование, компиляция, синтез, сборка конструкции, опробования и отладка (в концепции TASBE компании Raytheon).

Таблица 2. Всемирный рынок синтетической биологии

  2006 2011 2016
услуги и Товары synthetic
biology, млрд.USD		 ~0,1 1,6 10,8

В реализации программы принимают участие ведущие компании оборонно-промышленного комплекса – Boeing, IBM, L3 Communications, Raytheon, Lockheed Martin, Autodesk и т.д. Компании финансируют поисковые работы в области создания средств проектирования живых организмов, создания высокоуровневых языков описания живых совокупностей, создание модели квантовых состояний в биологии и др.

Кроме DARPA, помощью таких разработок занимаются исследовательские центры, финансируемые по программам видов Армии – Air Force Office of Scientific Research (AFOSR), Office of Naval Research (ONR), Army Research Office (ARO), – по большей части прикладные разработки восстановления человека, совокупности экстренной нейромедицины и создания биоматериалов по требованию.

Наибольшими производственными компаниями в данной отрасли являются Blue Heron (синтез геномов, США), Genscript (биофармацевтика, США), Scarab Genomics (клеточные фабрики, США), Gevo (биологическое топливо, США), Chromatin Inc. (агротехнологии, США), LS9 (биологическое топливо, США), Synthetic Genomics (энергетика с British Petroleum, США), Greenfuel Technologies Corporation (биологическое топливо, США), GENEART (синтез геномов, Германия), Genencor (продукты питания, Дания).

Одним из главных показателей уровня научного и промышленного развития в области новой индустрии есть количество секвенаторов – производительных полупроводниковых автомобилей для работы с генетическим материалом.

Таблица 3. Количество современных секвенаторов в государствах мира.

№ Государство Количество секвенаторов
1 США 823
2 Китай 200
3 Англия 138
4 Германия 135
5 Австралия 79
  …  
24 Российская Федерация 10

Развитие оборонных изучений в биотехнологии проводится Минобороны США в согласовании с другими ведомствами.

С 2004 года в структуре Министерства энергетики США созданы 12 лабораторий и исследовательских центров генетической информации, в которых планируют наибольшие в мире коллекции непатогенных и экстремофильных организмов (талантливых функционировать в экстремальных условиях) – главного стратегического биоматериала для промышленной биотехнологии. На данный момент США владеют если сравнивать с Россией в 6 раз превосходящими количествами биоразнообразия для промышленного развития.

В 2007 году NASA организовала 4 рабочие группы по формированию разработок синтетической биологии для задач космоса – это направления биоконструкционных материалов, биосенсоров жизни, системы здоровья жизнеобеспечения и обеспечение человека. Целевой задачей программы есть создание к 2020 году космических устройств на правилах живых совокупностей (высших организмов).

Таблица 4. прогноз и

  2007 2009 2012 2015 (Программа)
Университеты программы 2 5 13 25–30
Лаборатории синтетической
и системной биологии		 3 7 21 40–45
аспиранты и Студенты 80–100 ~300 ~1500 ~2500

По инициативе Национального научного фонда США на факультетах IT, инженерных наук и биологии внедряются программы SynBERC для подготовки экспертов в синтетической биологии. Фаворитами по созданию исследовательских лабораторий и внедрению программ являются университеты MIT, Беркли, Стэнфорд, Гарвард, Бостонский университет. В Европе создан партнерский консорциум университетов во главе с Университетом Ноттингема (Natalio Krasnogor lab).

Результатом работы лабораторий являются работоспособные участки генетического кода, способные к исполнению заложенной программы, каковые вероятно патентовать и применять в коммерческой промышленной биотехнологии.

Студенты университетов США с 2007 года вовлекаются в интернациональные соревнования конструкций синтетической биологии (iGEM), собирающие более 300 команд в мире. В соревнованиях принимают участие проекты генетических конструкций для модельной бактерии E.coli – это сенсорика, производство горючего, переработка отходов и т.д. Вовлечение столь большого количества участников разрешает совершенствовать инструментарий для проектирования живых организмов – набора CAD Live (Autodesk).

В целях обеспечения нацбезопасности при работе с биосинтетическими материалами, FBI в 2011 году реформировало отдел Биотехнологических угроз (начальник – Edvard You). Особые работы начали сотрудничество с научным сообществом, планируя исключить возможность существования биоанклавов и работы биологов-«изгоев» на территории США, и ограничив поставки особого научного оборудования за пределы страны.

В скором будущем в Соединенных Штатах смогут быть взяты и отработаны технологии выращивания органов для трансплантологии и методы управления геномом и эпигеномом, каковые существенно увеличат длительность судьбы в отдельных государствах.

В случае если эти разработки будут реализованы, в чем нельзя сомневаться, то страна, которая первая обратит внимание на их важность, возьмёт огромное преимущество.

#синтетическая биология


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: