Hol tart a tudomány 2020-ban?

Ahogy egyre több genetikai kockázati tényezőt azonosítanak, úgy növekszik majd az érdeklődés az embriószelekciós lehetőségek iránt. A gyógyszerfejlesztés tovább globalizálódik, és senki sem fog meglepődni egy kínai tulajdonban lévő nagy, multinacionális gyógyszergyár felbukkanásán. Az új gyógyszerek egy része egészen komplex rendszer lesz: például érzékelik a közelben lévő tumort, ahová befúrják magukat és kibocsátják hatóanyagaikat. Nagy előrelépés várható a bennünk élő, az egészségünket alapvetően befolyásoló baktériumközösség kutatásában is. A Nature összeállítása a következő tíz év tudományos tendenciáiról.

Szintetikus biológia

A Nature George Church genetikaprofesszort kérdezte a Harvard Orvosi Egyetemről.

Az elmúlt évtizedben a DNS olvasásának és írásának költsége egymilliomod részére csökkent, ami még a számítógépek számítási kapacitásának exponenciális növekedéséről szóló Moore-törvény számait is felülmúlta. A következő évtized kihívása lesz, hogy a molekuláris szintű technológiát (molecular engineering) és a számítástechnikát komplex rendszerré egyesítse. A biológiai alkotórészekkel kapcsolatos manipulációs technikák finomodása - amilyen például a DNS darabkák összeillesztése - lehetővé teszi a számítógéppel segített tervezés (CAD) számára az atomiról a populációs léptékre való leképezést. A biológusok olyan eszközökhöz jutnak, amelyek lehetővé teszik számukra például az atomok elrendezését a katalízis optimalizálásához, vagy a szervezetek populációinak olyan elrendezését, hogy együttműködjenek valamilyen vegyület előállításában.

A legkézenfekvőbb alkalmazás lesz a gyógyszerek hatékonyabb előállítása és eljuttatása a célhoz. Az is elképzelhető azonban, hogy ezeket a kezeléseket ügyesebb módszerek váltják fel, mint például a szájon át beadható vakcinák és a "programozható" saját őssejtek vagy baktériumok (amelyek kihasználják a természetes és a laboratóriumi evolúcióból szerzett szenzorokat, logikai elemeket). Például érzékelik a közelben lévő tumort, összehangolnak egy támadást, és befúrják magukat ráksejtekbe, ahol mérgeket bocsátanak ki.

A másik felhasználás a kémiai anyagok, bioüzemanyagok és élelmiszerek termelésében lehetséges. Például olyan parazitának ellenálló termény vagy fotoszintetizáló organizmus kifejlesztése, amely alig három óra alatt képes megduplázni a biomasszáját. Ahogy a költségek csökkennek, az ilyen technikák lehetővé teszik majd a fejlődő országok számára, hogy tisztább, hatékonyabb rendszerek bevezetésével kihagyják a műtrágyapazarló, fosszilis üzemanyagot zabáló és betegségekkel sújtott mezőgazdaságot ugyanúgy, ahogy éppen most kihagyják a drága telefonvonalak létesítését a mobilhálózatok telepítésével.

2020-ra lehetséges lesz például olyan nanomemória eszközök előállítása, amelyek kihasználják egyes baktériumok azon képességét, hogy mágneses nanorészecskék segítségével navigálni tudnak a Föld gyenge mágneses mezejében. Amikor az elektromos chipek hagyományos gyártása eléri a végső határt, fel lehet majd váltani őket atomi szinten pontos és hibatűrő biológiai áramkörökkel. A háromdimenziós "bio-printerek" szinte minden előállított terméket sokkal olcsóbbá tehetnek. A nagy kihívás az, hogy előre lássuk a szintetikus biológiai forradalom sok váratlan - ökológiai, gazdasági és szociális - következményét, és fölvértezzük magunkat ezek ellen.

Ajánlat:

Programozható DNS - szintetikus biológia