Спроектированные человеком микроорганизмы являются рабочими лошадями фармацевтических и химических промышленностей, производя в большом количестве биологические топлива, наркотики и много других продуктов. Но они могут вызвать большие проблемы, если они становятся загрязненными другими микроорганизмами или вирусами или спасением в окружающую среду. Теперь, новый тип микроорганизма, который может остаться в живых только на искусственных питательных средах, обещает лучшую безопасность против таких неудач. Стратегия, описанная в двух газетах в проблеме этой недели Природы, могла бы в конечном счете использоваться для управления генетически спроектированными растениями или другими организмами, которые выпускают на волю, чтобы создать продукты или вымыть загрязнение.
Загрязнение является одним из многих рисков, вовлеченных в использование спроектированных микроорганизмов для производства биологических фармацевтических препаратов и химикатов высокого значения. Вирусы, например, могут похитить бактерии и испортить партию наркотиков. «Это может иметь катастрофические последствия», сказала церковь Джорджа Медицинской школы Гарварда в Бостоне, помогшей привести новое исследование, репортерам во время телефонного брифинга. Сами спроектированные микроорганизмы могут также случайно закончиться в продукте или окружающей среде.
Вот почему правительственные регуляторы требуют, чтобы наиболее спроектированные микроорганизмы физически содержались в запечатанных чанах или других контейнерах.В принципе микроорганизм мог быть ограничен более надежно путем изменения его генома так, чтобы он мог воспроизвести только в присутствии определенных питательных веществ или химикатов. Но микроорганизмы могут обычно развиваться для обхождения этих препятствий.
Теперь, церковь и коллеги говорят, что они преодолели те проблемы путем перепроектирования генома кишечной палочки так, чтобы микроорганизм зависел от синтетической аминокислоты для создания протеинов, необходимых для выживания и воспроизводства. Когда микроорганизмы выращены без этого синтетического питательного вещества, их генетическое машинное оборудование прекращает работу, и они умирают. Модификация также препятствует тому, чтобы вирусы загрязнили культуру, поскольку они не могут тиражироваться в измененных микроорганизмах.
Farren Isaacs, бывший postdoc в лаборатории церкви теперь в Йельском университете, описывает подобные результаты в той же проблеме Природы.Для понижения возможностей, что любой из спроектированных микроорганизмов может видоизмениться и остаться в живых без специальной диеты группы изменили три гена для требования синтетических аминокислот. «Это действительно добавляет увеличивающиеся слои безопасности на эту систему», говорит Том Эллис, синтетический биолог в Имперском колледже Лондона, не вовлеченный в исследование.
Никакая группа еще не обнаружила успешных мутаций в микроорганизмах. «Они открывают дверь в абсолютно новую область для расследования в биологической безопасности», добавляет Маркус Шмидт, эксперт по биологической безопасности и консультант в оценке технических решений в Биофракции KG в Вене.Несколько шагов остаются, прежде чем микроорганизмы готовы к прайм-тайму. Один важный вопрос является стоимостью синтетических аминокислот, используемых для кормления спроектированных микроорганизмов.
Например, Эллис говорит, что аминокислота, используемая в эксперименте Исаакса, была бы предельно дорогой для большей части коммерческого применения. Церковь спроектировала микроорганизмы для требования более дешевой синтетической аминокислоты.*Исправление, 26 января, 10:07: предыдущая версия этой истории неправильно заявила, что микроорганизмы церкви воспроизвели менее быстро, чем те в экспериментах Isaacs.
Кроме того, никакая группа не измерила способность микроорганизмов произвести химикаты.