Авторские права на изображение: Thermo Fischer Scientific

5 вдохновляющих способов синтетическая биология революционизирует продовольствие и сельское хозяйство

Синтетическая биология - одна из самых быстрорастущих и захватывающих областей науки и прекрасный пример инноваций следующего поколения. Объединяя такие дисциплины, как биология, дизайн, инженерия и разработка программного обеспечения, Synbio позволяет нам создавать естественные системы и даже создавать совершенно новые с нуля.

Исследователи, инженеры и предприниматели уже используют Synbio в некоторых вдохновляющих целях. За последние несколько лет они создали процесс искусственного фотосинтеза, сконструированные бактерии для проникновения в раковые клетки, и даже превращают сельскохозяйственные отходы в экологически чистые химические вещества - и эти примеры едва царапают поверхность. Мировой рынок синтетической биологии быстро растет и, согласно прогнозам, к 2018 году вырастет до 16 миллиардов долларов.

Любая новая или разрушительная технология, которая угрожает существующему положению вещей, может вызвать путаницу и даже разжечь противоречия, но в случае с synbio я взволнован ее потенциалом, который поможет решить некоторые из самых больших проблем, с которыми мы сталкиваемся в пищевой и сельскохозяйственной промышленности.

В своей работе и исследованиях в фонде «Мысль для продовольствия» я воочию видел, как новаторы во всем мире подходят к этой области с предпринимательским мышлением - объединяя дисциплины, искореняя укоренившиеся предположения и поощряя открытость и сотрудничество - для создания положительного воздействия, особенно в сфере продовольственной безопасности.

Вот пять наиболее интересных способов, которыми синтетическая биология преобразует пищевую и сельскохозяйственную промышленность и прокладывает путь к будущему, в котором мы можем искоренить голод и недоедание, а также защитить и улучшить окружающую среду.

1. Мы можем проектировать заводы с нуля.

Представьте себе светящиеся деревья вместо уличных фонарей. Грибы, которые превращаются в мебель. Посевы, которые требуют меньше пестицидов и противостоят засухе. Это лишь некоторые из способов, с помощью которых мы можем создать более устойчивое и захватывающее будущее, используя подходы синтетической биологии растений.

Мы вступаем в биологическую эру. Если прошедшие десятилетия были определены промышленными и цифровыми революциями, будущее - это то, чтобы биология работала для нас и для нас.

Синтетическая биология позволяет нам применять конструкторские и инженерные принципы в науке о растениях. Мы можем точно определить, что мы хотим, чтобы растения делали, а затем создать этот процесс с помощью точной инженерии биологических систем.

Биология идет по общим стопам компьютерной индустрии - за исключением того, что в этом случае ДНК является нашим языком программирования. Благодаря секвенированию генома мы можем читать ДНК, что дает нам много важной информации. Как только мы прочитаем эту информацию, мы должны понять, что говорит код. Машинное обучение и анализ данных помогают нам в этом отношении, но написание кода - то, где это становится наиболее интересным. В конце концов, в писательстве мы можем использовать свое воображение и проявлять творческий подход!

В первые дни рекомбинация ДНК была медленной и сложной. Но технологии становятся быстрее, лучше и дешевле с каждым днем. Вам даже не нужна лаборатория - все стало цифровым. Программные средства в сочетании с технологиями редактирования генома позволяют нам делать вещи, которые просто невозможно было представить всего 15 лет назад.

2. Мы можем найти этические, устойчивые и эффективные решения наших пищевых потребностей.

С помощью синтетической биологии мы можем переосмыслить все, что мы знаем о том, как производится пища. Например, мы можем производить коровье молоко, не нуждаясь в настоящей корове, или яйца, которые не были снесены цыплятами. Одна компания под названием Real Vegan Cheese состоит из группы биологов, которые создают вещество, которое имеет такую ​​же молекулярную идентичность, что и коровье молоко. Это молоко затем используется для приготовления веганского сыра - сыра, сделанного из того, что по существу является настоящим коровьим молоком - только с нулевым участием животных!

Тогда есть инициатива New Harvest. Во главе с Ишей Датар, влиятельной женщиной, с которой я недавно имел возможность выступить на сцене на саммите Hello Tomorrow в Париже, эта организация финансирует открытые, публичные, совместные исследования, чтобы революционизировать производство продуктов животного происхождения без настоящих животных. Некоторые из их проектов включают Perfect Day Foods, компанию, производящую молочные продукты без коров; Clara Foods, которые используют клеточную культуру для приготовления яичных белков; и проект исследования птичьей ткани с целью производства мяса индейки и курицы без животных.

Синтетическая биология помогает нам оптимизировать невидимое.

Клеточное сельское хозяйство имеет безграничные возможности, в том числе возможность производить более упакованные с питательными веществами продукты с более длительным сроком хранения, а также продукты, предназначенные для конкретных целей и предпочтений, такие как мясо с низким содержанием насыщенных жиров, молоко без лактозы, яйца без холестерина. или яичные белки, специально предназначенные для различных хлебобулочных изделий, таких как безе или пышные пироги с ангелами.

3. Мы можем сделать еду более безопасной и питательной.

Синтетическая биология помогает нам оптимизировать невидимое. Мы можем улучшить вкус и питательные свойства, а также создавать новые продукты, такие как масло водорослей и гипоаллергенный арахис. Мы можем помочь растениям расти с меньшими затратами воды или земли, а также спроектировать гиперчувствительные системы на уровне производства, чтобы обеспечить безопасность продуктов, которые мы едим.

Одна компания, Sample6, работает над поиском и уничтожением потенциально опасных для жизни бактерий в продуктах питания до того, как они попадут на полки магазинов. Его интегрированные системы быстро и легко обнаруживают вредные или нежелательные бактерии в продуктах для широкого спектра отраслей, включая продукты питания и здравоохранение. Например, они разработали тестовый набор, который может обнаружить листерии, пока пища еще находится на заводе по переработке. Такие наборы дают результаты всего за три-четыре часа, в то время как традиционный процесс может занять до 48 часов.

Увлекательная компания, работающая над тем, чтобы сделать пищу более богатой питательными веществами, - это Unibiome (ранее одноранговые пробиотики), финалисты 2015 года TFF Challenge. Они являются инженерными микробами для улучшения содержания витаминов в ферментированных продуктах, таких как йогурт, сыр и зерновые продукты. Поскольку это традиционные продукты питания во всем мире, создание версий с более здоровым микробным содержимым обеспечит доступ большего количества людей в разных регионах к жизненно важным питательным веществам. Компания создает открытую модель обмена данными между партнерами для распространения пробиотиков в развивающихся странах.

4. У всех, включая вас, есть инструменты для работы с этой технологией.

Для меня наиболее вдохновляющим аспектом Synbio является то, что отдельные лица и стартапы, а не крупные транснациональные корпорации, являются авангардом этой области. Движение «Сделай сам» получило импульс в этом пространстве с целью дать возможность большему количеству людей использовать син-био подходы за счет повышения открытости и обмена. (ознакомьтесь с Кодексом поведения DIY Bio, который включает в себя обязательство к образованию, прозрачности и ответственности.)

Био-лаборатории DIY, такие как BioCurious и Genspace, появляются по всему миру. Некоторые компании даже предлагают продукты потребительского уровня и наборы, содержащие материалы, так что любой может экспериментировать и играть с биологией, не нуждаясь в лаборатории. Amino Labs, например, имеет симулятор, который позволяет вам стать виртуальным биоинженером, и отправляет набор, который позволяет вам создать собственную лабораторию. Аналогичным образом, Odin предлагает комплект CRISPR для бактериальной генной инженерии, который обучает методам молекулярной биологии и генной инженерии с достаточным количеством материала для проведения пяти домашних экспериментов. Также есть Bento Labs, которая предлагает мобильную лабораторию ДНК, которая позволяет вам извлекать, копировать и визуализировать ДНК - где угодно.

Демократизация synbio позволяет новаторам «играть со своей едой» способами, которые раньше просто невозможно было представить, - даже обновляя и улучшая то, как мы готовим еду дома для потребления. Молекулярная гастрономия и научные технологии приготовления пищи, такие как иммерсионные ванны, - это только начало. Мой друг Джон Камберс, основатель SynBioBeta, центра деятельности для индустрии синтетической биологии, особенно взволнован влиянием брожения на будущее продуктов питания. «От чайного гриба до пива и сыра способность микробов готовить пищу и создавать вкусы и текстуры из биологических путей в дрожжах и бактериях действительно впечатляет», - сказал он мне.

В будущем любой человек в любом месте может иметь идеи и воплощать их в жизнь так же, как мы можем быстро создавать мобильные приложения сегодня.

5. Это только начало. Волна инноваций на нас.

Конкурсы также поощряют сообщества молодых новаторов, заинтересованных в работе и сотрудничестве в области синтетической биологии.

Конечно, есть наш TFF Challenge (узнайте больше здесь), где мы активно ищем проекты синбио!

Еще один конкурс, специально посвященный привлечению новых умов и созданию новых идей в этой области, - это международный конкурс генно-инженерных машин (iGEM), который поощряет студентов работать и создавать биологические системы. Наша команда TFF рада принять участие в Джамбори в этом году, которая пройдет в Бостоне с 27 по 31 октября 2016 года.

Примечание. Если вы являетесь исследователем или энтузиастом Synbio и хотите вывести свои инновации из лаборатории в реальный мир, приходите к нам - мы можем помочь! Прошлогодняя команда iGEM, Peer-to-Peer Probiotics (теперь называется Unibiome), присоединилась к нашему конкурсу, выиграла денежный приз и продолжила участвовать в ускорителе Indie Bio, чтобы получить дальнейшее понимание и опыт в разработке своего стартап-предприятия.

Заключение

Синтетическая биология - это захватывающая развивающаяся область, которая может решить некоторые из самых насущных проблем на планете. Тем не менее, любое изменение парадигмы сопряжено с определенными проблемами. Для начала нам необходимо решить основные вопросы, связанные с общественным восприятием, этикой и государственным регулированием.

Существует много возможностей для увлеченных молодых новаторов участвовать в формировании будущего этой технологии. В будущем, к которому мы стремимся, каждый мужчина, женщина и ребенок имеют адекватный доступ к безопасной и питательной пище. Мы можем накормить планету с населением более 9 миллиардов человек без ущерба для наших природных ресурсов. И каждый прошедший день мы открываем новые, удивительные способы улучшить наши системы питания.

НОТА! Если вы хотите узнать больше о биодвижении «Сделай сам», послушайте наш подкаст TFF о Hacker Values, в котором участвуют Дэниел Грушкин из GenSpace и Biodesign Challenge!