De eerste biologische teleportator bevindt zich in het laboratorium van Synthetic Genomics Inc. (SGI), gelegen op de begane grond van een gebouw in San Diego, en ziet eruit als een grote apparatuurwagen.
In werkelijkheid is dit apparaat een verzameling kleine machines en laboratoriumrobots - met elkaar verbonden vormen ze één groot apparaat. Het is in staat om iets ongekends te doen, namelijk het verzenden van een digitale code om virussen af te drukken.
In een reeks experimenten die vorig jaar hun laatste fase ingingen, stuurden SGI-wetenschappers sets genetische instructies van elders in het gebouw om automatisch DNA van gewone griepvirussen te repliceren. Op dezelfde manier maakten ze een werkende bacteriofaag (een virus dat bacteriën infecteert).
Hoewel dit niet de eerste keer is dat een virus wordt gemaakt uit delen van het DNA, is dit de eerste keer dat een virus wordt aangemaakt in een automatische modus, zonder handmatige handelingen.
Het apparaat, dat een "digitaal-naar-biologische converter" wordt genoemd, werd in mei gedemonstreerd. Tot dusverre is dit slechts een prototype, maar in de toekomst zouden dergelijke instrumenten biologische informatie van de epidemische locatie rechtstreeks naar de vaccinfabrikanten kunnen overbrengen of op verzoek gepersonaliseerde geneesmiddelen rechtstreeks bij de patiënt kunnen "printen".
"Al tien jaar dromen we ervan levensvormen te kunnen faxen", zegt Juan Henriquez van Excel Ventus, een durfkapitaalbedrijf dat in SGI heeft geïnvesteerd. Hij stelt zich een nieuwe industriële revolutie voor, gebaseerd op een "digitaal-naar-biologische omzetter" van dezelfde omvang als de revolutie die ooit door de katoenplukker werd geproduceerd.
Craig Venter, een dissidente bioloog die Synthetic Genomics in 2005 oprichtte (hoewel hij niet langer deelneemt aan zijn dagelijkse activiteiten), suggereert de mogelijkheid van interplanetaire overdracht van levensvormen.
"Hij besprak het met Elon Musk", zegt Dan Gibson, vicepresident DNA-technologie van SGI.
Promotie video:
Influenza-virussen
In tegenstelling tot Craig Venter, die bekend staat om zijn grote uitspraken en ambitieuze plannen, staat Gibson onder biologen bekend om zijn betrokkenheid bij de Gibson Assembly - een reactie die kleine stukjes DNA die in een laboratorium zijn verkregen, samensmelt tot grotere genen.
De commerciële DNA-printer BioXP 3200 van SGI vormt het hart van de digitaal-naar-biologisch converter. Wanneer Gibson op kantoor een bericht naar de converter stuurt, begint deze te werken met voorgeladen chemicaliën. We zouden zo'n bericht overal vandaan sturen.
Eind mei onthulde het team van Gibson hoe ze een printer gebruikten om DNA, RNA, eiwitten en virussen "automatisch uit digitaal overgedragen DNA-sequenties zonder menselijke tussenkomst" te creëren.
Het werk aan de digitaal-naar-biologisch converter begon in 2013, toen SGI en medicijnfabrikant Novartis een test uitvoerden om te zien of gegevens van de influenza-epidemie konden worden gebruikt om snel zaadvirussen te maken die worden gebruikt bij de productie van vaccins.
De verificatiemogelijkheid kwam in maart van dat jaar, toen de Chinezen een epidemie van het H7N9-influenzavirus aankondigden en de DNA-sequentie ervan openbaar maakten. (De H en N in de naam van het type influenza verwijzen naar hemagglutinine en neuraminidase, eiwitten op de buitenste laag van het virus die het menselijke immuunsysteem herkent.) "Het was paaszondag", herinnert Gibson zich, "toen ik een e-mail ontving over de viruspaniek in China. aviaire influenza H7N9. We hadden dus de kans om de DNA-sequentie heel snel te krijgen."
Twee dagen later, zonder toegang tot monsters, met alleen digitale sequenties, synthetiseerde SGI de H- en N-eiwitgenen op een DNA-printer. Deze DNA-strengen werden naar Novartis gestuurd, waar ze een virusstam creëerden met nieuwe genetische informatie voor productie vaccins. Op dat moment werd het idee van een digitaal-naar-biologische converter werkelijkheid, zegt Gibson. "Ik zei: kunnen we het allemaal in één doos doen?" Herinnert hij zich.
Gibson hoopt met het apparaat een lucratief bedrijf op te bouwen. 'Stel je voor', zegt hij, 'dat het Center for Infectious Disease Control and Prevention in Atlanta de genetische informatie ontcijfert voor een antilichaam tegen een ziekte als ebola, die een epidemie bedreigt. Deze code kan naar converters over de hele wereld worden gestuurd en de productie van het tege.gif"
Foutproblemen
Even opvallend als de mogelijkheid om het leven te programmeren en het op afstand te verspreiden, blijft het nut van biologische teleportatie een punt van discussie. Het opbouwen van een kleine voorraad zaadvirus is belangrijk, maar het is maar één stap om een vaccin in tastbare hoeveelheden voor een heel land te produceren. De verzwakte virussen die bij griepprikken worden aangetroffen, moeten in triljoenen worden gekweekt in kippeneieren - een zorgvuldig gepland proces dat zes maanden duurt.
“De DNA-strengen die door de SGI-converter worden geproduceerd, zijn nog steeds vatbaar voor fouten of willekeurige mutaties. Deze mutaties zullen onaanvaardbaar hoog zijn … voor de productie van vaccins of geneesmiddelen”, schrijft David Evans, een viroloog aan de Universiteit van Alberta.
En toch, volgens Evans, "Hoewel er weinig nieuwigheid is in elke afzonderlijke stap, zijn de stappen die zijn samengesteld om functioneel DNA te produceren behoorlijk indrukwekkend … Los het foutprobleem op en je hebt een apparaat dat iedereen wil."
Gibson zegt dat hij op zoek is naar een oplossing voor het foutprobleem en ook probeert de converter te verkleinen tot een acceptabel formaat. Nu neemt het apparaat het volume van een Fiat 500-auto over.
Panspermia
SGI heeft nog geen "leven gedrukt" - de meeste biologen beschouwen virussen niet als levend. Maar het bedrijf kan dit aanpakken. In 2016 kondigde SGI de oprichting aan van een "minimale cel", een bacterie met het kleinste genoom van allemaal, die zou kunnen dienen als een cassettebandje voor het opnemen van nieuwe genetische instructies. Aangezien "de minimale cel de eenvoudigste vorm van leven is", zei Gibson dat het logisch zou zijn om te proberen het af te drukken.
Sommige SGI-aanhangers, waaronder Craig Venter, maken duidelijk dat de ultieme fase voor printer-DNA de overdracht van levensvormen tussen planeten zal zijn. In het voorgestelde scenario zou een machine - de maker van DNA-strengen uit fragmenten - naar Mars kunnen worden gestuurd om de genetische code van alle levende - of dicht bij hen - vormen te verkrijgen.
Deze gegevens zouden vervolgens kunnen worden verzonden naar een converter op aarde die de buitenaardse levensvorm zou reconstrueren, mogelijk in een streng beveiligd laboratorium. Een groep SGI-medewerkers werkte in 2013 kort samen met NASA-wetenschappers in de Mojave-woestijn en testte verschillende aspecten van de theorie. "We laadden de bus met alles wat we nodig hadden, isoleerden enkele monsters en plaatsten ze op volgorde," zei Gibson.
Het kan zelfs nog interessanter zijn om informatie over het leven de ruimte in te sturen. Een theorie voor het ontstaan van leven op aarde, bekend als panspermia, was dat leven werd binnengebracht door een meteoriet of komeet. Biologische omvormers de ruimte in sturen zou een soort "terugverdientijd" van de mensheid zijn, zegt Juan Enriquez, door het leven verder te verspreiden.
"Ik wil iets buiten deze wereld doen - zoiets naar Mars sturen en brandstof printen, of een deel van de atmosfeer of voedingsstoffen printen", zegt hij.
Dit roept de vraag op welke vorm van leven of welke genetische sequentie het eerst moet worden verzonden. Craig Venter gebruikte in het geheim zijn eigen DNA voor de eerste menselijke genomische sequentie, gepubliceerd in 2003.
Op de vraag of Venter zijn genoom op een andere planeet zou reproduceren, antwoordden Gibson en Enriquez hetzelfde: "Geen commentaar."
Vadim Tarabarko
