يقول أندرو هيسيل إن بناء الجينوم البشري من الصفر سيكون له فوائد طبية لا تحصى وفوائد إضافية لجميع البيولوجيا التركيبية. (رسم توضيحي من كالوم هيث)

نظام التشغيل البشري يحصل على إصلاح شامل

ننسى تحرير الجينات. هذا الرجل يريد أن يكتب أخرى جديدة.

أخطر مشروع علمي حاليًا في الأعمال؟ ليس سباق إيلون موسك على المريخ أو التكرار التالي لمصادم هادرون الكبير. بدلاً من ذلك ، هذا شيء لم يسمع به الكثير من الناس.

فكر في الأمر بهذه الطريقة - الآن ، في جميع أنحاء العالم ، يبني علماء البيولوجيا التخليقية كائنات حية جديدة من نقطة الصفر لمجموعة من الأغراض في مجالات الطب والطاقة والزراعة وغيرها من المجالات. يهدف المشروع الذي أتحدث عنه ، مشروع Human Genome Project-write (أو GP-write ، كما هو معروف في المشروع) ، إلى استخدام هذه الأدوات نفسها لبناء كائن أكثر دراية بكثير: خلية بشرية ، كاملة بجميع الحمض النووي المطلوب لإنتاج المزيد من الخلايا البشرية. قد يؤدي إتقان هذه التقنية إلى القضاء على الأمراض وإحداث تطبيقات أخرى لا يمكننا تخيلها بعد. إنه المخطط الهندسي النهائي للحياة.

ما يلي هو محادثة مطولة مع عالم الأحياء الاصطناعية أندرو هيسيل - وهي طويلة لسبب ما. Hessel هو الشخص الذي بدأ مشروع GP-write ، حيث حول فكرة مثيرة للجدل - في عام 2016 ، تساءل زملاؤه عن أهداف GP-write وخطأوا في ما اعتبروه سرية مفرطة - في حركة عالمية يشارك فيها حوالي 1000 شخص. هذه هي المرة الأولى التي يروي فيها قصة هذا القمر لإعادة هندسة الحياة البشرية.

تم تحرير هذه المقابلة من أجل الوضوح.

قبل أن نغوص في التفاصيل الدقيقة لمشروع GP-write ، ما هي الفائدة العملية الكبيرة؟ لماذا يجب أن يهتم الناس؟

هذا هو المشروع الذي سوف يمس كل حياة الإنسان - حرفيا. إذا نجحنا ، فما سيفعله حقًا هو فتح قوة البيولوجيا. إنه يمنحنا القدرة على شفاء الأمراض ، وإصلاح النظم الإيكولوجية - ولأنه يمنحنا القدرة على تصميم وتنمية الموارد من نقطة الصفر - القدرة على الحفاظ على الإنسانية بطريقة صديقة للبيئة.

من أين أتى GP-GP ، ولماذا أنت واحد من الناس لقيادتها؟

من الصعب تحديد ذلك ، لكن الدور الذي يبدو أنني ألعبه في الكثير من المشاريع هو عامل محفز. أساعد في الجمع بين الناس واستكشاف أفكار جديدة ومعرفة ما إذا كنا لا نستطيع تحقيق شيء ما. أحب أن أدافع عن بعض التقنيات في مرحلتها المبكرة.

التدريب ، أنا أخصائي في علم الأحياء المجهرية وبيولوجي خلية ، على الرغم من مرور عدة سنوات على عملي بالفعل على مقاعد البدلاء. لقد شاركت في مشاريع رسم خرائط الجينوم في الجينوم البكتيري في وقت سابق من حياتي المهنية ، ثم انتقلت إلى شركة فارما الحيوية مع شركة أدوية كبيرة [Amgen]. أمضى سبع سنوات معهم تعلم خصوصيات وعموميات تطوير الدواء والبحث وراء ذلك.

من هناك ، وعلى مدار 15 عامًا تقريبًا ، عرّفت نفسي كعالم أحياء اصطناعي. شخص لا ينفصل عن الجينوم أو يعمل مع الكائنات لفهم عملية التمثيل الغذائي ، ولكن الشخص الذي بدأ في تصميم وبناء الكائنات الحية.

بعد أن تركت فارما ، بدأت أرى أوجه التشابه بين عالم الحوسبة وعالم التكنولوجيا الحيوية - عالم البيولوجيا التخليقية حيث تقوم بالتشفير ، وتكتب الكود حقًا ، لإنشاء تطبيقاتك الجديدة. ولم أكن أرغب في كتابة رمز الملكية. أردت أن أكون قادرًا على استخدام الشفرة مفتوحة المصدر وأن يكون المجتمع بأكمله قادرًا على النظر تحت أغطية المشروعات ، لتسهيل الجهود التعاونية واحترام أساس الأكاديميات التي يجب أن تكون الشفافية والانفتاح.

لقد عملت مؤخرًا مع Autodesk ، حيث قادتهم بشكل أساسي في الاستراتيجية الحيوية وفي النماذج الأولية لفيروس جديد لمكافحة السرطان. لقد غادرت مؤخرًا لأن عملنا في مجال فيروسات السرطان كان ناجحًا ، لذا قمت بتثبيته في شركة مختلفة ، هي Humane Genomics ، وهو ما أقوم به حاليًا بالإضافة إلى المساعدة في قيادة GP-write.

لذلك ، دعونا نستخدم ذلك كنقطة انتقال إلى قصة الأصل لـ GP-write ، لأنه كان مشروع مفتوح المصدر حتى أصبح مشروعًا سريًا. أنا أمزح.

حسنًا ، بالنسبة لي ، يرجع أصل GP-write فعليًا إلى نهاية مشروع الجينوم. تأسس مشروع الجينوم البشري في الثمانينيات من القرن الماضي ، والذي تم إطلاقه في التسعينيات ، وتم الانتهاء من المسودة الأولى في عام 2000. تذكر أن هذا هو السباق بين المجموعة الأكاديمية ومجموعات الشركات لتسلسل الجينوم البشري ، وكان مثيرًا.

ولكن عندما تم الانتهاء من المسودة الأولى ، فإن فقاعة الجينوم بأكملها ، التي تضخمت بمقدار 3 مليارات دولار من النقد والنشاط العالمي ، قد تضاءلت. وفجأة ، كانت مجرد مهمة مسح للجينوم وإغلاق الأقسام وتصفية مراكز الجينوم.

نحن نتحدث الآن لغة الله. اذهب الآن تفعل الأطباق.

بلى. علم. على الصعيد الداخلي ، في شركة [my bio-pharma] ، كان لدينا للتو هذه المجموعة العملاقة من المعلومات التي كانت ستستغرق سنوات حتى نتحقق من صحة. بالنسبة لي ، كانت هذه فترة مملة حقًا بين عامي 2000 و 2003. لقد كان الوقت المثالي للانتقال إلى الخارج والقيام بشيء جديد.

بدأت أركز على الأمر ، انظر ، لقد انتهينا من القراءة ، ونحن نتحرك في التحليل الشاق ، والشيء التالي هو الكتابة. هذه هي اللغة الأساسية فقط: القراءة والكتابة والفهم. وهكذا بدأت التركيز على كتابة الحمض النووي ، في محاولة لاستخلاص نشاط داخلي في شركة الأدوية البيولوجية الخاصة بي ، ولم يكن أحد مهتمًا بذلك. لا أحد يريد أن يفكر في كتابة الجينوم. ظللت أفكر في أن المجتمع الأكاديمي ، أو بعض المجموعات ، سيتوصل إلى نفس الإدراك بأنه ينبغي لنا الآن التركيز كمجتمع علمي وهندسي على التقنيات الجديدة لكتابة الحمض النووي.

عندما حصلت البيولوجيا التركيبية على اسم في حوالي عام 2003 ، فكرت ، "يا نجاح باهر! سيكون هذا هو المجتمع الذي يكتب الحمض النووي. سيكون الأمر رائعًا للغاية. العالم العلمي بأسره سيبدأ في القفز عليه. "وبدلاً من ذلك بدأ بالفعل في بداية بطيئة.

لم يكن الكثير من العلماء متأكدين مما إذا كانت هناك أي قيمة في ذلك ، أو أنه يمكنك تصميم جينوم أو حتى قسم من الجينوم. كانت تقنيات التوليف باهظة الثمن ، وكان هناك ، كما تعلمون ، "ما هي قيمة كتابة الحمض النووي مقابل الاستنساخ؟" وجميع هذه الحجج.

لذلك ، بالنسبة لي ، حقيقة أن مشروع الجينوم التالي لم يظهر في عام 2003 كان أمرًا محبطًا ، وكل عام بعد ذلك أصبح محبطًا بشكل مستمر بالنسبة لي. بحلول عام 2009 ، 2010 ، ما زلت مندهشًا لعدم وجود مشروع منسق للجينوم ، لأن كريج فينتر في عام 2010 صنع أول جينوم بكتيري اصطناعي ونشر ذلك.

سريعًا إلى عام 2012 ، حصلت على هذه الوظيفة الجديدة في Autodesk. كتبت مقالاً في Huffington Post يطرح فيه السؤال ، "ألم يحن الوقت لمشروع جينوم بشري جديد؟" لكن الاستجابة كانت في الأساس "Nah".

بشكل مثير للدهشة ، من خلال سلسلة من الأحداث ، التي يمكنني الذهاب إليها إذا كنت مهتمًا ، يجب أن أقترح كتابة جينوم بشري كمشروع في عام 2015 لمجتمع الخميرة الاصطناعية. جمهور خاطئ.

امشي معي قليلاً.

بالتأكيد. لذا فإن Craig Venter يصعد أول جينوم بكتيري صناعي ، بدائية النواة ، لا توجد نواة منظمة. إنها كائنات بسيطة نسبياً ، ولنقل أن معظم علماء الأحياء لا يدرسون بدائيات النوى.

قال المجتمع الأكاديمي المهتم بكتابة الجينوم ، "حسنًا. قام كريج بداء النواة الأولى ، فلنفعل أول جينوم حقيقي النواة. "حقيقيات النوى هي خلايا تشبه خلايانا. لديهم نواة حقيقية. فهي أكثر تطوراً في تنظيمها مقارنة بالبكتيريا.

لذا قام Jef Boeke - في ذلك الوقت بجون هوبكنز - بتنظيم مشروع الخميرة الاصطناعية ، وكان الأمر كبيرًا. كان جينوم كريج [البكتيريا الاصطناعية] حوالي مليون زوج أساسي. التحدي مع الخميرة هو أنه يحتوي على حوالي 12 مليون زوج قاعدة. يتم تنظيم الكروموسومات بشكل أكثر تشبه الكروموسومات البشرية ، لذا فهي تحتوي على بنية أكثر مقارنة بالكروموسوم البكتيري.

لذا أنشأ [الباحثون في الخميرة الاصطناعية] هذا الفريق الدولي من العلماء للعمل على كروموسومات مختلفة والقيام بالأعمال الأساسية في تصميم وتوليف وتجميع جينوم الخميرة. كان المشروع يطور الأدوات والتقنيات الأساسية ، وهو أكثر مشاريع الجينوم تطوراً في العالم اليوم.

ينظمون اجتماعًا سنويًا. كنت في الاجتماع السنوي الرابع في نيويورك في عام 2015 ، دُعيت إلى أن أكون على خشبة المسرح مع أخلاقيات من جون هوبكنز ؛ نانسي كيلي من مركز الجينوم في نيويورك ؛ ورئيس BGI ، مجموعة التسلسل الكبيرة في الصين. يوجد حوالي مائة شخص في الغرفة. الكثير منهم صغار. شارك الجميع في مشروع الخميرة. الفنيون وما بعد المستندات الذين يعملون في المشروع ومجموعة من كبار العلماء. وسألتني نانسي كيلي ، "حسنًا ، ما هو التحدي الكبير التالي لهذا المجتمع؟" لأنهم رأوا نهاية مشروع تركيب الخميرة في الأفق.

لقد نظرت للتو إلى نانسي ، وقلت ، "حسنًا ، يوجد في ذهني تحدٍ كبير واحد في البيولوجيا التخليقية ، وهو تجميع جينوم بشري. كل شيء آخر هو مشروع. سيكون كل شيء آخر مثيراً للاهتمام لبعض مجتمع الباحثين ، ولكن في الحقيقة ، فإن التحدي الكبير هو تركيب الجينوم البشري. "

انتظر. يجب أن أوقفك هناك. أنت تتحدث عن توليف جينوم بشري ولكن لا تبني ثدييات جديدة تمامًا من الصفر ، أليس كذلك؟

لا يمكنك بناء أي شيء من الصفر. تكتب جينوم ، تضعه في خلية ، والخلية تنقسم وتصبح كائنًا حيًا ، أليس كذلك؟ نحن لا نتحدث عن بناء خلية من الصفر. نحن نتحدث عن برمجة جينوم يمكن أن يؤدي إلى تطور الكائن الحي ووضعه في خلية موجودة ، أو بيضة موجودة ، إذا جاز التعبير.

يمكنك توليف جينوم كلب ، جينوم نبات ، جينوم فأر. كل هذه الأمور ستكون مثيرة للاهتمام ، ولكن التحدي الكبير الوحيد الذي رأيته هو تركيب خلية [بشرية]. بالنسبة لي ، يبدو الأمر واضحًا تمامًا. ليس من غير المألوف في مجالات الهندسة الأخرى رؤية الناس يجتمعون - مصادم هادرون الكبير ، على سبيل المثال - وينفقون مليارات ومليارات الدولارات وعقود من العمل من قبل عشرات الآلاف من الناس للوقوف على مشروع جديد ، أو في الفضاء ، جدا. إذهب إلى القمر أو المريخ.

لكن علوم الحياة ليس لديها سوى مشروع واحد كبير يمكنهم الإشارة إليه وهو مشروع الجينوم البشري. في الأساس ، اقترحت [واحدة أخرى] في اجتماع الخميرة. قلت ، "لماذا لا نأخذ صفحة من التاريخ؟ نحن نعرف البيولوجيا الاصطناعية يحدث. نحن نعلم أن هناك الكثير من النشاط. بدلاً من مجرد الانتقال من اتخاذ خطوة تدريجية صغيرة من جينوم الخميرة إلى كائن نموذجي آخر ، لماذا لا تمضي كل الطريق إلى التحدي الكبير وتذهب وتدفع حدودك وتُلهم الناس وتنفذ مشروعًا كبيرًا وتتعامل مع كل الأمور الشائكة القضايا التي لا يريد معظم العلماء التعامل معها؟ "

وبصراحة ، كان هذا هو المكان الخطأ لاقتراح ذلك. لكن معظم اللوحات مملة. هذا حفزت الغرفة. لقد رأيت ردود فعل صادمة حقًا على بعض الأشخاص ، وابتسمت ابتسامات مباشرة من الآخرين ، وكان ذلك نقاشًا ديناميكيًا حيويًا ، واعتقدت ، "واو ، يوجد شيء هنا".

ما الذي يبدو عليه في الواقع - كتابة الشفرة الوراثية؟

يبدو أن برنامج تصميم الكمبيوتر - ليس برنامجًا جيدًا في الوقت الحالي - يتطلب الكثير من التحرير اليدوي. طريقة بناء الحمض النووي هي كتابة الكود ، باستخدام برنامج المعلوماتية الحيوية. ثم يتم إرسال الرمز إلى المختبر ، حيث يقومون بتركيب قصاصات الحمض النووي. ثم يتم تجميع هذه الأجزاء القصيرة في أجزاء أطول وإدراجها في خلية. هذه هي العملية.

أحد أهداف GP-write هو زيادة قوة ومرونة البرامج التي يمكن استخدامها لتصميم ومعالجة المواد البيولوجية. هذه لقطة من برنامج واحد ، Autodesk Genetic Constructor.

شكر. الآن دعنا نعود إلى GP-write. لقد أحضرت كنيسة جورج التالية. حق؟

لقد حصلت للتو على منصب السفير هذا. تقوم الرابطة الأمريكية لتقدم العلوم ومؤسسة Lemelson بتنفيذ برنامج السفير هذا حول الاختراع ، لبدء الاختراع مرة أخرى. إذن كان لدي تفويض بالذهاب والركل ، بشكل أساسي ، للذهاب وإلهام الناس -

لقد أعطوا أندرو هيسيل ما كان يريده دائمًا: تفويض "المضي قدماً".

بالضبط! وهاتان من أكبر المنظمات في العلوم والتنمية. إنه مثل "واو! هذا أمر رائع حقًا. "نظرًا لتشجيعي من برنامج السفراء هذا ، اتصلت بجورج وقلت له:" أنا أدعوكم لقيادة مشروع الجينوم التالي حول توليف الجينوم البشري. "

جورج كريمة ومنفتحة للغاية ، وقد نظر فيها بجدية. قال ، "أنت تعلم ، أنت على حق ، لم يقم المجتمع العلمي فعل أي شيء بالتنظيم حول البيولوجيا التخليقية بطريقة جادة ، وبطريقة عالمية."

كان جورج جزءًا من أول مشروع للجينوم. وافق جورج في الواقع على ذلك بسرعة معقولة. لكنه وضع شرطًا واحدًا على ذلك: أن يكون Jef Boeke ، قائد مشروع جينوم الخميرة ، قائدًا مشاركًا.

جيف عالم الوراثة ولكن نوعا من نسخة مضادة لك وجورج ، أليس كذلك؟

بالتأكيد أحب التفكير في أنني مستفز. جف حقا ، حقا المحافظ ومدروس ولا تسرع إلى الأشياء. إنه يخطط للأمور بعناية فائقة. أعتقد أن Jef قامت بمرحلة تصميم مشروع الخميرة الاصطناعية. استغرق الأمر حوالي عام ونصف. لذلك عرفت أنني ربما أفرك جيف بطريقة خاطئة.

استغرق الأمر ثلاثة أشهر تقريبًا ، ولكن كلما زاد بحث Jef للفكرة ، كلما رأى قيمة وجود نقطة انطلاق كبيرة [للأحياء الاصطناعية] بعد الانتهاء من مشروع الخميرة.

تذكر ، هذا لا يمنع القيام بأي مشروع تخليقي آخر. إنه مجرد "هل يمكننا ضبط الشريط أعلى قليلاً؟" لأن هذه الأدوات والتقنيات تأتي بسرعة.

لقد أثار المشروع الكثير من الاهتمام في وقت مبكر - وليس كل هذا جيدًا - لأنك عقدت أحد اجتماعاتك الرئيسية في الخفاء. لماذا اخترت السير في هذا الطريق؟

نعم ، اجتماعنا السري لتجميع الأطفال الرضع ، سمعت عن ذلك. إلا أن الاجتماع لم يكن سريًا. كانت المشكلة هي أننا [قادة GP - كتابة] لدينا ورقة التأسيسية قيد المراجعة في العلوم. وكانت المجلة قد حظرت الصحيفة ومحتوياتها حتى نشرها. لذلك لم يُسمح لنا حرفيًا بالتحدث عن ذلك. لكنني سأخبرك بالحقيقة ، إذا كنت ترغب في الحصول على الكثير من الاهتمام بسرعة - استضافة اجتماع سري مزيف. انها حقا تعمل.

حسنا. لقد أوضحت سبب أهمية كتابة GP من حيث إلهام الجيل القادم من العلماء. لكن دعونا نعود إلى حيث بدأنا وننتقل إلى هذه الفوائد العملية. ما هم؟ لماذا هذا المشروع مهم جدا؟

يا رجل. ضعها بهذه الطريقة. نحن في مثل هذه الأيام المبكرة من القدرة على تصميم وتوليف وتجميع وتمهيد ، واختبار الكائنات الحية ، التي نحتاج إلى أساس للوقوف عليها. تخيل لو كنا نحاول صنع دوائر إلكترونية ، ولم يكن هناك توحيد في القدرة على وصف دائرتك الإلكترونية ولا توحيد في أي من المكونات التي كنت تحاول اللحام بها معًا. تخيل لو كنت تحاول إنشاء شبكة ، ولم تكن هناك معايير لإرسال البيانات عبر تلك الشبكات.

كل من يعمل في البيولوجيا التركيبية في الوقت الحالي هو رائد. وقد بدأوا جميعهم في بناء الأدوات والتقنيات والروبوتات والبرامج وغيرها للقيام بمشاريعهم. أعتقد أنه من المهم حقًا البدء في بناء أساس للجميع ليكون قادرًا على القيام بهذا النوع من العمل. لا يقتصر الأمر على تقنيات التوليف ، التي لا تزال غير نظيفة ، أو كيفية الحصول على DNA جديد في الخلية والقيام بكل الاختبارات لمعرفة ما إذا كان هذا الحمض النووي يعمل أم لا.

كان هناك بعض الأعمال الرائعة في السنوات القليلة الماضية باستخدام لغة مفتوحة للبيولوجيا الاصطناعية. هناك لغات البرمجة النصية لذلك ، حتى تتمكن من القيام بذلك بشكل أسرع. لا يوجد أحد في مجال البرامج الإلكترونية يعمل على أجهزة الكمبيوتر التي تحتوي على أصفار وأخرى ، ومع ذلك لا يزال معظم علماء الوراثة يعملون على مستوى A و C و G و T.

هناك إطار قانوني للعمل فيه. ما هي الملكية الفكرية؟ ما هي الحدود الأخلاقية التي يجب أن نوليها الاهتمام؟ ما هي الأشياء التي لا ينبغي لنا أن نفعل؟ وكيف نراقب ذلك؟

يوجد هذا الحقل بأكمله الآن وهو عبارة عن مرجل فقاعي كبير ، ويحتاج إلى بنية. ولم يكن أحد قد اقترح أي شيء كبير بما فيه الكفاية ، أي مجتمع كبير بما فيه الكفاية ، لبدء حتى مناقشة ما قد يكون ذلك الهيكل.

إذن أين نحن الآن؟ أعرف أن الناس قد احتشدوا حقًا حول إنشاء ما يسمى بخلية آمنة جدًا. ما هذا ولماذا هو مهم؟

ما شرحه لي جورج وجيف وعلمني هو ، "أنظر ، يجب أن نضع إطارًا حول مشاريع تجريبية". وبعبارة أخرى ، هناك مشاريع مثيرة للاهتمام علمياً تخطو الحجارة لتتمكن من توليف جينوم كبير مثل الجينوم البشري.

وكان حجر الأساس رقم واحد ، الذي كان يعتبر أول منارة مشرقة كمشروع رائد ، هو خط الخلية الآمن للغاية. [سيكون] منصة للعديد من التطبيقات الطبية الحيوية.

إن نمو الخلايا في المختبر أمر صعب حقًا لأنها تحتاج إلى وسائط غنية ، فهي صعبًا للغاية ، ويمكن أن تتلوث بالبكتيريا والفيروسات. يمكن أن يفسد تجربتك ، ويمكن أن يفسد خطوط الخلايا الخاصة بك ، ويمكن أن يدمر عمليات التصنيع الخاصة بك تمامًا. تم تصميم الخلية الآمنة الفائقة لتكون شديدة المقاومة لمعظم نقاط الضعف في الخلية البشرية. هناك طرق لجعل الخلايا مقاومة للفيروسات. انهم يريدون جعلها مقاومة بريون. إنهم يريدون جعله خاليًا من عملية النقل ، لذلك لا يحتوي على أي مكونات وراثية تتنقل حول [والدخول إلى خلايا أخرى].

ومن ثم فهي مقاومة للإشعاع. يمكن أن يجعلها مقاومة للسرطان. سلبي المناعي ، مصممة لتقليل الرفض المناعي. لديهم جميع أنواع المواقع المستهدفة بأمان. لذلك إذا أرادوا إضافة ميزة جديدة إلى الجينوم ، فيمكنهم توجيهها إلى مكان معين يعرفون أنهم لن يعطلوا فيه جزءًا مهمًا آخر من الجينوم.

ساعدوني في الفهم: هل سيحدث ذلك مرة واحدة؟ هل سنبدأ بخلية فائقة الأمان تكون القائمة الكاملة - من بريون إلى مقاومة للسرطان - أم نبدأ بالخلية المقاومة للبرون ثم نضيف في الطبقة التالية ونضيف في الطبقة التالية ؟

كل هذه الخصائص قابلة للهندسة اليوم. في الواقع يمكن تقسيمها مقابل 10 مجموعات مختلفة للعمل على كل ميزة فردية. ثم يمكن إعادة دمجها في خط خلية واحد في النهاية.

يمكن موازاة العمل دون حدوث الكثير من المشاكل. لذلك ، يمكن أن تعمل بعض المجموعات على مقاومة الفيروس وهذا كل شيء. هذه خبراتهم. كما تعلمون ، سيكون من الرائع أن تكون قادرًا على القيام بكل هذا في إطار حسابي. إليك جميع التغييرات التي نعتقد أنها ستنجح ، ضعها جميعًا مرة واحدة. لكن ليس لدينا هذا المستوى من التطور اليوم. لذلك سيتم تقسيم المشروع.

ما هو شيء آخر ذو قيمة عملية تم اقتراحه خارج الخلية فائقة الأمان؟

توليف جينوم الثدييات البدائي.

هذا أمر رائع لأن خلايانا لا تصنع جميع الأحماض الأمينية الأساسية اللازمة لصنع بروتيننا. يمكننا أن نصنع الكثير منها ، ولكن ليس جميعها ، الأمر الذي يتطلب منا أن نذهب ونأكل كائنات أخرى للحصول على اللبنات الأساسية للذهاب وعمل بروتيننا الخاص.

وهكذا ، كان أحد المشاريع المقترحة ، بقلم هاريس وانغ ، هو الذهاب ووضع مسارات التمثيل الغذائي لجعل جميع الأحماض الأمينية الأساسية في خلية بشرية. وهي رائعة. إذا أمكن وضعه في جسم الإنسان ، فإنه يمكن القضاء على سوء التغذية. ستكون قادرًا على صنع معظم المواد الأساسية التي نحتاج إلى استقلابها.

تحدث معي عن التحديات. دعونا نتحدث عن تحديات التمويل في الوقت الحالي ، ثم أريد أن أسمع عن التحديات التكنولوجية والتحديات العلمية.

حسنا. التمويل هو واحد مثير للاهتمام. لقد عرفنا الخوض في هذا المشروع أنه كان وقتًا مختلفًا عن توقيت مشروع الجينوم الأول. عندما بدأ مشروع الجينوم البشري ، ذهب علماء بارزون إلى الكونغرس ، وقدموا حججهم وخصص الكونغرس أموالًا للمشروع أساسًا. كما نعلم ، كان 3 مليارات دولار.

إنه وقت مختلف الآن. لقد اعتقدنا أنه من غير المحتمل أن نتمكن من الحصول على مجموعة كبيرة من الأموال من الحكومة لدفع مشروع مثل هذا إلى الأمام ، خاصة لأنه قد يكون سامًا سياسيًا ، [رغم أنه] لا يوجد شيء في المشروع يقدم لنا نحو صنع إنسان.

الآن ، في مرحلة ما ، أدركنا أن الأموال ستأتي على الأرجح إلى المنظمة ، لكننا شعرنا فقط أنه في البداية سيكون مجموعة من التمويل. ستكون بعض المنح الصغيرة التي تدخل في المشروعات. ستكون بعض رعاية الشركات ؛ يمكن أن يكون المحسنون. و Autodesk هي شركة سخية حقًا عندما يتعلق الأمر بالرعاية ، لذلك اعتقدت أن هناك فرصة جيدة لذلك. كانت مجرد واحدة من أسهل المحادثات التي أجريتها على الإطلاق. أخبرت [كارل باس ، ثم الرئيس التنفيذي لشركة أوتوديسك] ، "لقد التقيت هؤلاء العلماء البارزين. إنهم مهتمون حقًا بتنفيذ هذا المشروع. لكننا بحاجة إلى بعض المال لبدء تنظيم العلماء ".

"حسنا ، كم؟"

"لماذا لا نبدأ مع ربع مليون وأخذها من هناك."

كان مثل "عظيم! منجز!"

وقال CTO ، جيف كوالسكي ، "أنا أؤيد هذا بالفعل ، ولكني أريد أن ألعب دور داعية الشيطان. كيف سيتم إدراك ذلك ، وماذا يحدث عندما تبدأ قناة فوكس نيوز بالاتصال والقول إننا نشارك في صنع أطفال اصطناعيين؟ "

وقال كارل للتو ، "سأستقبل المكالمات."

إذن لم يكن هناك كرم فحسب ، بل كان هناك خوف وإثارة بأن هذا كان مشروعاً قد حان وقته.

بالمناسبة ، بدأت يا رفاق في مشروع Human Genome Project-write - HGP-write - والآن هو مجرد GP-write. كان "الإنسان" فقط مثيرة للجدل للغاية؟

هناك بعض الأشخاص الذين يعتقدون أن هذا سيكون سامًا ، و [وصفه بـ HGP-write] هو طريقة استفزازية للغاية ، والبعض الآخر ، بمن فيهم أنا ، اذهبوا للتو ، "انظروا ، دعنا ندخل في هذا ، وأخذ ضربات الجسم فقط في وقت مبكر ، وبعد ذلك يمكننا أن نذهب ونجري مناقشات حقيقية حول المادة ".

ولكن بعد الاجتماع الأول في عام 2015 ، والذي كان "الاجتماع السري" ، كان هناك إجماع متزايد بين المشاركين على أنه ينبغي تأجيله لمجرد كتابة GP. لا يزال HGP-write جزءًا منه ، لكنه أحد المشاريع تحت قبة GP-write. لذلك يتعلق الأمر بتوليف جينومات كبيرة ، بما في ذلك الجينوم البشري.

وقلت ، "يا شباب ، من منظور تسويقي ، أريد فقط أن أقول ، أنت تدفن الزمام ، والآن أنت تعقده. "

دعونا نتحدث أكثر عن الجدل ، ومسألة الأطفال الاصطناعية. أخبرني كيف أن كتابة الجينوم لا يفتح الباب أمام الأطفال الاصطناعية.

حسنًا ، سأقول: "نعم. في يوم ما سيكون هناك أطفال اصطناعيون. "لكنهم لن يأتوا من هذا المشروع. في رأيي ، لن يأتي بعد 20 عامًا من الانتهاء من هذا المشروع. هناك فقط الكثير من العمل الأساسي الذي يجب القيام به قبل أن يتم التحقق من صحة مخاطر وفوائد رائدة طفل رضيع الاصطناعية.

انظروا ، لدينا بالفعل الأطفال الاصطناعية. نقوم بهندسة الأطفال بالفعل بمعنى أن لدينا أطفال الأنابيب. نقوم بمعالجة الخلايا ، وليس بالضرورة التلاعب الجيني ، لتربية الأطفال.

ثم هناك عالم كريسبر ، عالم تحرير الجينومات ، والذي انفجر على مدى السنوات الخمس أو الست الماضية. هذا هو حقا التعامل مع قضايا هندسة حقا الجينوم البشري في الجنين. توصل العلماء بسرعة كبيرة إلى أن "هذه هي العملية الوراثية لإصلاح الأمراض التي تهدد حياة الأفراد. إذا تمكنا من التدخل حتى في مرحلة الجنين ، من الناحية الأخلاقية ، فنحن على ما يرام ". لا يزال هذا مثيرًا للجدل.

ليس لدينا التكنولوجيا اليوم لتجميع الجينوم البكتيري بسرعة وبتكلفة منخفضة وموثوق بها ، لذلك لن ننشئ جينومًا بشريًا اصطناعيًا سيؤدي إلى طفل غدًا. لكنني أستطيع بالتأكيد أن أرى أن هذا المشروع يجب أن يضع الأسس اللازمة لتصميمات وبنيات واختبارات جينومات أسرع وأكثر موثوقية وأكثر قوة ، بما في ذلك الجينوم البشري. لذلك نحن خفض الحواجز الاقتصادية ، وبناء أساس تكنولوجي ، والبدء في بناء إطار قانوني وأخلاقي. سيأخذنا هذا إلى حوالي 2026 ، إذا قدرنا بشكل صحيح. هذا فقط يقودنا إلى خط البداية.

تذكر الآن ، مجرد قراءة المليارات الأولى من تكلفة الجينوم ، والثاني كان أرخص بكثير. لذلك إذا صنعنا أول جينوم بشري اصطناعي بحلول عام 2026 ، فسيظل مكلفًا للغاية. هذا لن يكون تكنولوجيا جاهزة. اسمح لعشرة أعوام أخرى بالبدء في جعلها رخيصة بما يكفي بحيث يمكنك البدء بالتجربة بشكل موثوق وسريع.

لذلك تبدأ في النظر في الجداول الزمنية مثل هذا ، حسنًا ، حسنًا ، ربما يصنع شخص ما طفلًا اصطناعيًا عندما يقف على مدى عقود وعقود من التعقيد المتزايد والعمل ، كما تعلم ، في مكان ما حوالي عام 2050 أو 2060. سنقوم بالتأكيد بتحرير الجينومات في وقت أقرب من ذلك ، ولكن عندما يتعلق الأمر بإكمال التوليف ، وهذه هي الطريقة التي أقوم بها بتأطير ذلك ، فسوف يستغرق الأمر وقتًا طويلاً.

لست قلقًا بشأن الأطفال الاصطناعية. ولكن سوف يأتي الأطفال الاصطناعية في المستقبل؟ أعتقد أنه عندما يكون التوقيت مناسبًا ، والأدوات متوفرة ، والتكنولوجيا ميسورة التكلفة وموثوقة بدرجة كافية ، فسيكون شخص ما رائدًا في هذا المشروع المحدد. لا أعرف كيف يمكنك إيقافه.

أعتقد قبل فترة طويلة من وصولنا إلى الأطفال الاصطناعية ، سنحصل على تحور البشر ، الهجينة الإنسان والحيوان. سيأتي ذلك من ثقافة فرعية. سيكون الأمر التالي لحشد تعديل الجسم.

أوه ، المطاحن والمتسللين بيننا. بعبارة أخرى بهذه الطريقة ، هناك قيود قليلة للغاية ، من الناحية العملية ، على التجريب الذاتي. إذا كنت بالغًا ولديك عقلًا جيدًا ولديك إمكانية الوصول إلى الأدوات وترغب في الذهاب وتعديل نفسك ، فهناك القليل جدًا الذي يمكن للمجتمع القيام به لوضع حد لذلك. في الواقع ، كان التجريب الذاتي جزءًا رئيسيًا من تقدم البحث والتطوير. لذلك ، إذا أردت إضافة ذيل أو توهج في الظلام ، أو تعديل عينيك ، فستتوفر التكنولوجيا قريبًا ولن أقف في طريقك.

تحدثنا عن الاختيار الأولي من Autodesk. كيف تمول أنت الآن؟

ليس كافي. التمويل يأتي لمشاريع رائدة مختلفة. بدأ الناس مراكز البيولوجيا التخليقية الخاصة بهم في جميع أنحاء العالم. مشروع الجينوم - الكتابة هو مظلة المجتمع. إنهم يستخدمون ذلك كتحقق للحصول على الدعم ، وهذا يتسبب في توحيد هذه الشبكة المدهشة حقًا من العلماء والمهندسين وغيرهم من أفراد المجتمع - أشخاص مثل الأخلاقيين والأشخاص المهتمين بمنح الكتابة والتمويل وأشياء أخرى - للالتقاء.

الشيء الممتع هو ، على عكس مشروع الجينوم الأول ، حيث تم حل جميع هذه المراكز بعد اكتمال المشروع ، فإن هذه المراكز لديها الوعد بأن تصبح مراكز دائمة أصبحت مجرد بيوت ومحور لبيولوجيا هندسة الأشخاص.

إذن ما هي التقنيات التي من شأنها أن تقدم GP-GP من مستوى العلوم الأساسية؟ ما هي الأدوات التي من شأنها أن تحدث فرقا حقا؟

نحن بحاجة إلى تقنيات أفضل توليف. إن تقنيات التوليف التي لدينا اليوم جيدة حقًا مقارنة بما كانت عليه قبل 20 عامًا ، وهي جيدة حقًا. ولكنها ليست جيدة بما يكفي لطباعة 50 مليون كروموسوم أساسي بسرعة وتكلفة فعالة.

الآن ، [توليف] الحمض النووي ، دعونا نسميها حوالي 10 سنتات بزوج أساسي. يجب أن يكون هذا مكلفًا للغاية ، وهذا يعمل مع شرائح صغيرة نسبيًا من الحمض النووي. لكنها ليست مجرد تخليق ، إنها تخليق وتجميع للحمض النووي. اتضح أنه إذا كنت بدأت العمل مع تصميمات كبيرة ، مليون زوج أساسي ، ومليوني زوج أساسي ، فإن التكاليف ترتفع بشكل كبير في هذا التلاعب. لذلك قد يكون أقرب إلى الدولار من زوج أساسي.

الآن هذا هو التقدير الأصلي لقراءة الجينوم قبل 30 عامًا. حق؟ مثل الدولار زوج أساسي. إذاً بالكتابة بالدولار كزوج أساسي ، فإن الجينوم بأكمله ليس خارج الخط ، لكن لا أحد سينفق ذلك على كتابة الجينوم اليوم. إنه ليس له أي معنى اقتصادي. ما يعقل حقا هو أخذ هذا المال والبدء في نموذج أولي تقنيات توليف الحمض النووي. وهذا ما نراه.

لقد بدأ هذا بالفعل مجالًا ساخنًا للبحث والتطوير ، ليس فقط لتطبيقات الحمض النووي ، ولكن لأشياء مثل استخدام الحمض النووي كأرشفة للبيانات في صناعة الكمبيوتر ، يشبه الشريط المغناطيسي البيولوجي. ولكن الأمر سيستغرق تحقيق تقدم لجعل تصنيع الجينوم الكبير بأكمله أكثر فعالية من حيث التكلفة.

لم أر بعد تقنية الاختراق التي تظهر في الأدبيات التي ستدفعنا عبر الخط وتجعل تركيب الجينوم البشري رخيصًا جدًا أو يجعل تركيب الجينوم الكبير رخيصًا. لكنه قادم. أستطيع ان اشعر به.

أريد أن أكون واضحا. تُصنع البيولوجيا أكثر الأشياء تعقيدًا في الكون دون أي تكلفة تقريبًا. حق؟ لذلك هو أرخص شكل من أشكال التصنيع المتقدمة التي يمكن تخيلها. لذلك عندما نبدأ في بناء واجهات للآلية الخلوية ، فإن كل شيء نعرفه عن تصميم البيولوجيا ، اقتصاديات تصميم البيولوجيا ، يقع أساسًا على الصفر.

هذا هو السبب في أن GP-write مهمة للغاية ، لأن كل الحياة على هذا الكوكب ، وكل الحياة من البكتيريا إليكم وإلى الحيتان الزرقاء ، تستخدم لغة البرمجة نفسها ، وهي نفس بنية الخلية. كل شيء محفوظ. لذلك إذا تعلمت كيفية برمجة بكتيريا ، أتعلم كيفية برمجة أنت وأنا. وإذا قمت بتطوير أدوات وتكنولوجيا للتحكم في العمليات الخلوية لكتابة الحمض النووي ، فسيعمل على ترميز أي شيء بيولوجي.

لذا ، أعرف أن الجينوم البشري مجاني بشكل أساسي لأنه ، مرة أخرى ، في كل مرة تنقسم فيها الخلية ، فإنها تكتب جينومًا بشريًا. ولا يكلف شيئا. كل ما يتعين علينا القيام به هو معرفة تلك الواجهة ثم بناء أدوات التصميم لتكون قادرة على ضخ نوايانا في تلك الآلية. ثم تمر البيولوجيا عبر انفجار الكمبري للإبداع البشري. وهذا ليس بعيد المنال.