Linux у генній інженерії: кожен у себе вдома зможе створити індивідуальні ліки

Одна із ідей, яку я відстоюю – це ідея, що ДНК є мовою програмування для живих створінь.

Комбінуючи ДНК різними способами, можна отримати різні організми. В результаті однієї послідовності можна отримати бактерію. В результаті іншої – метелика. Те ж можна сказати про будь-який компонент життя - в тому числі і про білки.

В той час як ми вчимося «штампувати» ДНК за допомогою автоматичних синтезаторів, стає легше робити програми, які базуються на ДНК, від простих (наприклад, навчаючи бактерії робити новий білок чи сполуку) до цілих нових діючих систем (геномів).

І це все стає легше, швидше, дешевше – біологічна версія закону Мура.

За допомогою синтезу ДНК обміном речовин може керувати кожен, хто вміє користуватися різними інструментами управління ДНК. Це початок нової ери в біології: цифрової біології.

Я почав впритул займатися синтезом ДНК близько десяти років тому. В той час я працював на велику біофармацевтичну компанію.

З ДНК як iз мовою: щоб працювати з нею, потрібно вміти читати, розуміти й писати.

У нас була фантастична команда.

Ми купили підписку на базу Celera, яку Крейг Вентер створив для дослідження людського геному.

Забезпечивши вміння читати і розуміти, можна було починати думати про те, як вдосконалювати написання коду ДНК.

Celera стала можливою тому, що люди витратили десятиліття, вдосконалюючи технології секвенування ДНК. Проте мистецтво синтезування ДНК все-ще було слабко розвинене, з низькою продуктивністю і великими затратами.

Створення навіть маленького білка було дорогим, і виправдовувалось тільки при створенні малих і цінних білків, таких як гормон росту. Але я вірив, що з падінням вартості синтезу з часом експерименти, які мають нижчу ймовірність провалу, стануть досяжними.

Більш того, робота все більше і більше базуватиметься на комп’ютерах, а не на лабораторіях.

Генна інженерія нагадуватиме розробку програмного забезпечення - з тією лише різницею, що програмування буде біохімічне.

В 2003 я взяв річну відпустку для того, щоб підсумувати минулий досвід і подумати над напрямками, в яких може розвиватися наука про життя в найближчому майбутньому.

Тим часом цифрова біологія отримала назву: синтетична біологія.

Невелика група дослідників займалася модулями ДНК, які вони називали “БіоЦеглини” (BioBricks), і які можна було легко скласти, як деталі конструктора Lego, а потім легко міняти конфігурацію.

Наступного року вони розпочали навчальну програму для студентів на основі BioBricks і заохочували студентські команди підходити творчо до заданої роботи.

Фактично за одну ніч генна інженерія, яка колись була доступна лише досвідченим науковцям з хорошим фінансуванням, стала доступною відносним новачкам.

Десь в цей же час я багато думав про вільне програмне забезпечення, на противагу патентованому. Успіх вільного софту, такого як Linux і веб-сервер Apache, продемонстрував, що розвиток, який базується на спільнотах, може скласти конкуренцію компаніям.

Чи можлива біологія, що базується на вільному програмному забезпеченні - як той же Linux?

Я дуже вірив у те, що синтетична біологія, якщо нею займатися вільно, зможе з часом конкурувати з біотехнологічною індустрією, яка орієнтується на прибутки.

Я мріяв про день, коли майже будь-хто з лептопом зможе займатися створенням програмного забезпечення для клітин.

Що створюватимуть люди в такому разі? Проекти, які розробили студенти за допомогою BioBricks, вказують на широкий спектр - від розваг (бактерія, запрограмована розповсюджувати запах бананів) до комерційно корисних речей (біопальне нового покоління, на кшталт бутанолу).

До 2005 виникло кілька компаній, що займалися синтетичною біологією. Вони залучили значні інвестиції від відомих компаній.

Я почав серйозно задумуватися над створенням компанії в стилі Linux, яка б виробляла ліки. Як фінансувати таку компанію? Як люди працюватимуть разом? Що вони будуть створювати?

В результаті, я переконався в тому, що розробка медикаментів потребує повного перезавантаження. З початком Проекту «Людський геном» (Human Genome Project) і все більшою автоматизацією лабораторій, знання науки про життя накопичувалися все швидше.

Геноміка породила протеоміку і метабономіку, і ще більше «-омік» замріяли на горизонті. Дослідження розростались в геометричній прогресії, але розвиток все-ще тримався на лінійному шляху від відкриття до практики, який міг тривати десятиліття і потребувати мільярдів доларів.

Прірва між біологічними науково-дослідницькими принципами, які завжди порівнювали з більш традиційними галузями інженерії, ставала навіть ширшою.

Я відкинув стару модель створення медикаментів і почав з чистого листка.

Синтетична біологія зробила так, що майже все біологічне – від одного білка до цілого організму. – можна створювати за допомогою інструментарію, який дешевшав з кожним днем.

Ціна діагностики, яка базується на ДНК, також швидко падала. Чому ж тоді виробництво медикаментів залишалося таким дорогим?

Я визначив три фактори. Перш за все – фізична інфраструктура лабораторій і персонал. Другим були витрати на виробництво: все необхідне для створення великої кількості нових ліків часто коштувало сотні мільйонів доларів. Третім фактором були клінічні тести, необхідні для того, щоб довести ефективність та безпеку ліків.

І тут мене осінило.

А що якщо, використовуючи синтетичну біологію, за один раз створювати ліки для однієї людини? Повністю індивідуалізовані медикаменти!

Вони будуть створені за допомогою відкритого програмного забезпечення і віртуально, а тому витрати мають бути незначними. Великі заводи не будуть потрібні. І що найкраще – витрати на клінічні випробування і їх складність будуть зменшені, потенційно економлячи роки і великі суми грошей.

Несподівано ідея створення медикаментів на основі вільного програмного забезпечення перестала здаватися ненормальною.

Рак був ідеальною ціллю для випробування цієї ідеї.

Оскільки рак виникає в результаті зміни ДНК людини, і немає двох людей з однаковим ДНК, кожен рак унікальний.

Ліки, створені для кожного індивідуально, мали б бути ідеальними ліками, але їх створення було нереальним в економічному плані – принаймні до розвитку синтетичної біології. Мені був потрібний лікувальний засіб, який би можна було запрограмувати.

Саме тоді я дізнався про онколітичні віруси – доброякісні віруси, які можуть заражати клітини раку і вбивати їх, не чіпаючи при цьому нормальні, здорові клітини.

У вересні 2007 року я мав короткий виступ на конференції SENS Обрі Де Грея в Кембриджі й розповів про свої наміри створити вільну біотехнологічну компанію, яка буде створювати індивідуалізовані ліки від раку молочної залози.

Реакція на презентацію була передбачуваною: багато цікавилися, чи дозволять контролюючі інстанції використання таких препаратів для лікування людей. Я не мав відповіді на це питання, але я знав, що єдиний спосіб отримати цю відповідь - спробувати.

Майже два роки пішло на дискусії і пошуки шляху реалізації моєї ідеї, але зараз ця компанія існує. Вона називається Pink Army Cooperative.

Технології, на яких базується Pink Army - готове програмне забезпечення і синтетична біологія. Що робить Pink Army унікальною, так це спосіб підбору технології та її кооперативна бізнес-структура. Як підказує досвід, продуктивність має зростати разом з падінням ціни. В той же час, кооперативна структура ставить її окремо від інших фармацевтичних компаній.

Кооперативи є виробництвом, яке належить спільноті і здійснюється нею, та служить його членам.

Вони є корпораціями, які діють ніби неприбуткові і можуть мати широке членство, тому що люди не мають бути компетентними інвесторами для того, щоб приймати в них участь.

Вони можуть збільшити реальні фінанси залучаючи більше членів – армію – це досить легко зробити в наші дні завдяки сайтам соціальних мереж типу Facebook. Члени кооперативу об’єднані своїм спільним інтересом, у випадку Pink Army‘s, краще, швидше і дешевше лікування раку молочної залози.

Рак молочної залози є першою мішенню, але, в кінцевому результаті, ціль кооперативу – відкрити шлях від діагностики до практичного застосування для індивідуалізованих медикаментів – зробити ефективне лікування раку настільки швидким, скільки потрібно часу для переведення діагностики в медикаменти, їх виробництво, випробування і схвалення до використання однією людиною.

Використовуючи вільну синтетичну біологію, кожен з цих кроків можна автоматизувати, і кожен має дешевшати з часом.

Якщо це працює, розробка медикаментів може стати реальною технологією.

Pink Army є першою DIY (Do it yourself – зроби сам) фармацевтичною компанією.

Це контейнер, який дозволяє людям, котрі зацікавлені в боротьбі з раком, об’єднати їх бажання, вміння та інші ресурси.

Вона бере проблему раку – яка стає складним і глобальним науково-дослідницькьким піпдприємством – і перетворює його на зрозуміле і реальне завдання: знайти кращі способи аналізувати і лікувати окрему людину, способи, які можуть об’єднувати експертів і ресурси, в незалежності від того в якій частині світу вони знаходяться, способи, які є безпечними, і способи, які можуть поширитися і ставати більш доступними, що й стається.

Для того, щоб Pink Army працювала, їй потрібно співпрацювати з багатьма людьми.

Вона якимось чином має передавати думку, що хоча рак може розвиватися різними способами, ціль лікування майже завжди є та сама: вибірково знешкодити або вбити заражені клітини.

Чому я так захоплююсь «біологією Зроби Сам» і вільною біологією?

В основному тому, що я вважаю, що колективно ми можемо робити краще, ніж робили до цього. Транзистор і структура ДНК були відкриті з інтервалом у шість років.

Технології штучного ДНК і мікропрограмування виникли на початку 70-их. Обидва відкриття переросли у великі індустрії, обидві з дуже різною динамікою. Комп’ютери всюдисущі, в той час як біотехнології залишаються таємницею для більшості людей, з незначною кількістю застосувань.

Біотехнологічна індустрія є економічно обтяженою, і зараз вона досягає тієї точки, коли навіть найбільші компанії вдаються до злиття і консолідації задля росту.

Ясно, що потрібні зміни. Вільна біологія є такою зміною.

Я вірю, що вільна біологія буде і далі робити біоінженерію більш доступною. Вона буде набагато швидше виробляти нову продукцію, яка потрібна людям, яку вони можуть собі дозволити і якій вони можуть довіряти.

Більш відкрита основа розробки медикаментів може закласти міцний фундамент для процвітаючої біоекономіки, яка одного дня може стати більшою за комп’ютерну індустрію.

Врешті-решт, життя є найбільш цінним товаром.

інозмі наука біологія медицина концепція