Американские биологи создали "живую" батарейку

Живая батарейка, созданная биологами из Йельского университета и Национального института стандартов и технологий (США), проста, как все гениальное: плавающая в соляном растворе пара синтетиче­ских клеток связана общей мембраной. Вну­три каждой из них находится по капле водного раствора с содержанием положительно и отри­цательно заряженных ионов. Если растворы в клетках имеют различную степень насыщен­ности, вживление в клетки тонких металличе­ских электродов, соединенных с микроскопи­ческой цепью, приведет к тому, что по этой цепи побежит ток, уравновешенный обратным током ионов через каналы. Разработка серьезно изменит жизнь потребителей - сотовый телефон с такой батарейкой сможет проработать около месяца без подзарядки.

Концентрация ионов будет выравниваться по мере потери системой заряда. В конце XIX века французский химик Марселей Бертло, вдохновленный успе­хами органического синтеза, предрекал, что уже через несколько десятилетий людям станут не нужны каши и коржи­ки -довольно будет щепотки различных питательных веществ и солей, которая просто запивается водой. Прогноз, как известно, не сбылся: органическая химия оказалась не в состоянии синтезировать сложные белки иуглеводы в нужных объ­емах. Однако сегодня, похоже, пришло время возродиться дерзкой мечте: коло­нии искусственных микроорганизмов смогут синтезировать сложные органи­ческие молекулы тоннами, а их примене­ние будет самым разнообразным - произ­водство лекарств и пищевых продуктов, промышленная химия...

Поскольку био­масса бактерий способна увеличиваться по экспоненте, производство может быть сколь угодно масштабным, а затрат­ность - минимальной. Человечество на­конец-то получит «вечный хлеб», о кото­ром мечтали химики. Однако не хлебом единым жив человек. «Одна из idees fixes биологов, работающих в этой области, - получение различных видов спирта», - говорит замдиректора Института проб­лем передачи информации РАН Михаил Гельфанд. Синтетическая биология со време­нем готова дать ответ на самые острые запросы мирового сообщества. В наши дни от малярии только в Африке ежегод­но умирает около 2 млн человек.

Наибо­лее эффективное средство против этой болезни - артемизинин - изготовляют из корня сладкой полыни. К сожалению, его производство обходится недешево, и жителям Черного континента оно не по карману. В 2004 году химик из Калифор­нийского университета в Беркли Джей Кизлинг провел ряд экспериментов, показавших, что путь к удешевлению артемизинина существует. Ученый убе­дил Фонд Билла и Мелинды Гейтс вы­делить ему грант в 42 млн долларов на проект по исследованию возможности получения артемизинина из... дрожжей, применяемых в хлебопечении. Вставив в геном дрожжей 12 новых участков, Джей Кизлинг действительно сумел со­здать нужное вещество. Однако снизить стоимость производства лекарства пока не удалось: процессы получения артеми­зинина из корня полыни и генетически модифицированных дрожжей пример­но сопоставимы по затратам. Зато в 2010-м ученому удалось полностью пе­ревести свои исследования на коммер­ческие рельсы - благодаря контракту с французским фармацевтическим гиган­том Sanofi-Aventis, предоставившим в его распоряжение 10 млн долларов.

По мнению исследователя, этого вполнедостаточно для «доработ­ки» ДНК дрожжей таким обра­зом, чтобы количество содер­жащегося в них артемизинина выросло в 10 раз. «Одно из направлений синтетической биологии, ко­торым мы занимаемся, - кон­струирование искусственных молекул, обладающих свойствами ДНК, но состоящих из шести нуклеотидов, а не из четырех, как обычная ДНК, - рассказывает заслуженный профессор химии Флоридского уни­верситета Стивен Беннер. - Подобные разработки ведутся уже семь лет, а их прикладные результаты, применяемые в диагностике болезней и поддержива­ющей терапии, ежегодно приносят при­быль примерно в 100 млн долларов». По словам г-на Беннера, такой подход более амбициозен, чем то, что делает Крейг Вентер, использующий участки природной ДНК.

Планов у пионеров многообеща­ющей дисциплины хоть отбавляй. Био­логи Кристофер Войт из Калифорний­ского университета в Сан-Франциско и Кристина Смолке из Стэнфордского отважились на еще более смелое начи­нание - создание бактерий, которые жили бы в человеческом организме как симбионты, при этом отыскивая в нем раковые клетки по характерному при­знаку - низкому содержанию кислорода в опухолевых областях. В перспективе - и получение специальных бактерий- убийц, которые смогли бы уничтожать раковые клетки. Сколько лет понадо­бится медицине, чтобы достичь таких чудес, пока неясно. И все-таки надеж­ды, которые связаны с будущим синте­тической биологии, находят отражение в стремительном росте объемов нового рынка. Если в 2008 году, когда на Крейга Вентера еще смотрели как на сумасброд­ного мечтателя, они составляли около 234 млн долларов, то в 2010-м уже пере­валили за миллиард. И это лишь начало: как прогнозируется в новом аналитическом обзоре Global Industry Analysts, к 2013 году объем рынка увеличится до 2,4 млрд, а к 2015-му превысит 4,5 млрд долларов.

 Возможен и иной, пессимистичный взгляд на проблему: а не станет ли син­тетическая генетика, по крайней мере в ближайшеедесятилетие, новым финан­совым пузырем? «Создание синтетиче­ской бактерии, несомненно, прорыв, но только самый первый, показывающий, что с этими бактериями можно делать что угодно, - считает старший научный сотрудник кафедры молекулярной био­логии биофака МГУ Петр Каменский. - На практике все может оказаться куда сложнее. С научными открытиями в области медицины такое уже бывало: получен удивительный результат, обще­ственность воодушевлена, ожидается невероятный прогресс - но проходят десятилетия, а воз и ныне там».

По материалам интернет-журнала Новости IT в России