Революцията на синтетичната биология

Живеем в епоха, в която биотехнологиите, информационните технологии, производството и автоматизацията се събират заедно, за да формират нещо, наречено синтетична биология.

Технологичните революции са особено важни за обществото, защото формират бъдещето на социалното и културно развитие, както може да се види от индустриалната революция, „зелената революция“ и революцията в информационните технологии.

Сега синтетичната биология се очертава като доминираща технология на този век.

Какво представлява синтетичната биология?

Синтетичната биология се занимава с проектирането и изграждането на нови, стандартизирани биологични части и устройства, които могат да правят различни, полезни за хората неща.

Частите се кодират с помощта на ДНК и се „сглобяват“ или в епруветка, или в живи клетки, а след това се прилагат за постигане на много различни видове резултати.

„Клетъчни фабрики“ за производство на промишлени химикали е един от начините за прилагане на синтетичната биология.

Добър пример е химикалът бутандиол, който се използва за производство на 2,5 милиона тона пластмаси и други полимери всяка година, включително половин милион тона Spandex (Lycra). През 2011 г. цялата тази молекула дойде от нефтохимическата промишленост.

Биотехнологичните и химически компании Genomatica и BASF си сътрудничат за разработването на търговски жизнеспособен синтетичен биологичен път за производство на бутандиол, като само за пет години той премина пътя от лаборатория до производство в  търговски мащаби.

Много други световни фирми инвестират силно в използването на цели клетки – т.нар. „шасита“ за производството на полезни химикали.

Медицината, околната среда и селското стопанство са основните бенифициенти от развитието на синтетичната биология.

Значителни медицински пробиви се случват през последните години благодарение на синтетична биология.

През 2016 г. нова инженерна терапия на имунни клетки доведе до 50% пълна ремисия при пациенти терминално болни от рак на кръвта. Подобен подход е използван съвсем скоро и за лечение на напреднал рак на гърдата.

Биомониторингът е друга вълнуваща област за развитие на синтетичната биология. Специфични, малки биосензори могат да бъдат създадени, за да открият огромен брой различни молекули в човешкото тяло, като въглеводородни замърсители, захари, тежки метали, антибиотици и др.

Биосензорите могат да се прилагат за измерване на редица показатели за здравето и състоянието на организма, както и в системите за наблюдение на околната среда, за да се идентифицират замърсителите.

Синтетичната биология има и приложения в селскостопанското производство. Тя може да осигури по-голяма точност в сравнение с познатите по-ранни генни технологии, които спомагат за увеличаване на добивите, като в същото време намаляват негативното въздействие върху околната среда, като ограничават употребата на химикали и торове.

Новите технологии на базата на синтетичната биология може да доведат до по-ефективно използване на водата за поливане и на хранителните вещества, да улеснят протичането на фотосинтезата, азотното фиксиране и да доведат до по-добра устойчивост срещу вредители и болести. Синтетичната биология може да помогне за да се подобрят качествата на хранителните вещества и да се отстранят алергенни протеини при млякото, яйцата и ядките.

Повечето от тези приложения на синтетичната биология предизвикват желаната промяна, добавяне или заличаване на определени генни функции, чрез целенасочени генетични модификации. Въз основа на опита от предишната съпротива на потребителите на генетично модифицирани хранителни продукти може да се предполага, че напредъкът в тази област е по-вероятно да бъде ограничаван от степента на приемане от страна на обществото на новите технологии, отколкото от технологичните възможности.

Синтетичната биология също така дава възможност да се използват системи за евтино, широкомащабно производство на продукти като лекарства и антитела, използвани в медицината.

През последните години растежът в синтетичната биология е забележителен. През 2015 г. пазарът на синтетични биологични компоненти (части от ДНК) възлиза на $ 5,5 млрд., а до 2020 г. той ще се доближи до 40 млрд. щатски долара.

Пазарите на продукти също нарастват драстично. През 2008 г. биологичните химикали бяха само 2% от глобалния химически пазар, който е на стойност 1.2 трилиона долара. През 2025 г. това ще се увеличи до 22%, което ще се дължи на предстоящото развитие на така наречените „синтетични микробни фабрики“.

Правителствените инвестиции в синтетичната биология са много силни през последните години. Пътните карти и свързаните с тях структури за развитие са разработени чрез публични агенции в много развити икономики, включително САЩ, Великобритания, ЕС, Китай, Сингапур и Финландия.

Частните инвестиции в синтетичната биология също нарастват със забележителна скорост. Според американската организация за синтетична биология Synbiobeta американските компании са инвестирали около 200 милиона долара през 2009 г. През 2017 г. тези инвестиции са се увеличили до 1,8 милиарда долара, а към юли 2018 г. вече са били 1,5 милиарда щатски долара, с перспектива до края на годината да достигнат малко над 3 милиарда щатски долара.

Данните показват, че синтетичната биология е изключително бързо развиваща се технология с разнообразни приложения. Тя предлага огромен потенциал по отношение на разработването на нови продукти и услуги, като има всички предпоставки да се превърне във водеща технология на 21 век.

Публикувано в изданието The Conversation.