Синтетическая биология это новое, быстрорастущее направление прикладной науки, основанное на использовании инженерного подхода к пониманию работы живой клетки. В перспективе, мы должны получить инструменты позволяющие эффективно управлять механизмами клеточного синтеза, редактировать существующие геномы и программировать новые. Можно выделить три ключевых направления прикладного использования синтетической биологии:

Биотехнологии

Перепрограммирование клеток дает возможность производить нужные химические вещества в больших количествах, без ущерба для окружающей среды и без огромных инвестиций в масштабные химические производства. Получая достаточное питание, большинство одноклеточных организмов – дрожжи, водоросли и др., способны быстро размножаться и наращивать массу. При этом они могут быть запрограммированы на производство важных пищевых ингредиентов, сырья для химической промышленности и др. Такие методы уже сейчас используют на практике, пока в лабораторных условиях для производства биосинтетических волокон шелка, сырья для пластмасс, ферментных препаратов.

Биопрограммирование

Работа живой клетки во-многом сходна с компьютером. В настоящее время наука получила первые эффективные инструменты для программирования – в виде семейства технологий редактирования генома CRISPR. Но, область для изучения огромна: необходимо описать и научиться управлять сложными процессами передачи сигналов и синтеза в живой клетке, понять основные «стандартные модули» биологических конструкций, и, в конечном итоге научиться создавать живые организмы. Первые шаги в этом направлении уже сделаны. На основе бактерии E.Coli был успешно создан первый живой объект с полностью синтетическим геномом.

Редактирование и улучшение генома

Прикладное использование достижений биотехнологии и биопрограммирования дает возможность эффективно справляться с многими генетическими заболеваниями человека, сохранять биоразнообразие и даже восстанавливать исчезнувшие виды животных и растений. В перспективе, эти методы можно использовать для исправления известных генетических сбоев, таких как нарушение синтеза витамина С в организме человека и позитивной корректировки генома. Например, известно, что ряд млекопитающих таких как слоны и голые землекопы практически нее подвержены риску возникновения раковых заболеваний. Одно из объяснений в том, что их геном содержит значительно большее, чем у людей, количество копий генов, кодирующих «противораковые» белки. Синтетическая биология может помочь использовать это открытие для того, чтобы лучше защитить наши организмы от рака.

Важно учитывать, что активное использование инструментов корректировки генома может ввести к значительным и малопредсказуемым на современном уровне науки рискам. С этим связано активное развитие биоэтики, как комплекса принципов и процедур, которыми можно руководствоваться при разработке норм законодательства, связанных с работой с геномом и при медицинских вмешательствах. Основополагающий документ – Всеобщая декларация о биоэтике и правах человека, принятая ООН в 2005 году.

Мировое инвестиционное сообщество позитивно оценивает перспективы развития синтетической биологии: объем инвестиций в отрасль в 2020 году вырос почти в 2,5 раза – до 8 миллиардов долларов США. Средства предоставляют государственные и частные фонды, также активно используются современные инструменты венчурного инвестирования, такие как SPAC.