Syntetická biologie v Cambridge

Syntetická biologie je obor, který vznikl před 15-25 lety. Je složité určit začátek, protože syntetická biologie se zrodila z genetického inženýrství obecně. Hlavní myšlenkou, která ji odlišuje, je spojení biologie a inženýrství. Opravdové spojení. Včetně pilířů inženýrství jako je standardizace součástek (no, stavění aut by nikdy nebylo možné, kdyby si každý musel navrhovat a vyrábět své vlastní šrouby a další součástky), mít jasný záměr, jaké „zařízení“ chci postavit, design drah a obvodů a design-test-postavení cyklus. Syntetická biologie čerpá z mnoha jiných inženýrských, informatických a biologických oborů – nejdůležitější biologické jsou například bioinformatika, strukturální biologie, znalost genomů, genetiky, interakce proteinů, transkriptomika a metabolomika, systémová biologie, veliký rozvoj sekvenování a molekulární biologie obecně, třeba i evoluční principy jsou důležité. Syntetičtí biologové skládají dohromady všechny tyto znalosti z primárního výzkumu, aby vytvořili něco nového, syntetického. Ve většině případů je to pomocí genetické modifikace, ale jsou tu i další cesty. Věděli jste například, že můžeme získávat elektřinu z kterékoliv rostliny?

Hádám, že jsem doteď jen velmi špatně schovávala, že jsem zastánce genetických modifikací. Není to tak, že vědci si neuvědomují rizika. Například v této publikaci (A proposed regulatory framework for genome-edited crops. Huang, Weigel, Beachy, & Li, 2016) se autoři zamýšlí nad problémem co nejvíce objektivně a s důkazy a snaží se navrhnout rozumné legální opatření, které by tuto technologii udělalo bezpečnou, ale zároveň jí umožnoli se rozvíjet. Rizika existují. Na druhou stranu stojíme tváří v tvář obrovskému populačnímu nárůstu a neustále narůstající poptávce po jídle, energii, palivu, životním standardu, atd. S rostoucí populací potřebujeme zvýšit efektivitu naších zemědělských plodin, abychom produkovali více jídla na stejné rozloze zemědělské půdy, protože jinak bychom přišli o všechnu přírodu. Dochází ropa a společnost se obecně chová neudržitelně. Mnoho výzev je samozřejmě i v medicíně. Na některé z těchto problémů genetická modifikace je nejlepší řešení, o kterém víme (nebo ve které doufáme), na jiné problémy je to jedno z mnoha řešení a na další nám nepomůže. Nicméně zakázat tuto technologii globálně bez rozmyšlení detailů a následků, se jeví hodně nezodpovědně.

Takže nyní už víme, co to je syntetická biologie. Alespoň stručně. Tento článek (A brief history of Synthetic biology. Cameron, Bashor, & Collins, 2014) mi přišel jako pěkné úvodní čtení o minulých a současných výzvách v syntetické biologii. Syntetická biologie se šíří z USA, kde je legální náhled na ni trochu jiný (není nutně ideální, jen v mnoha aspektech opačný, než ten evropský). Ale jsou i místa v Evropě, kde se dělá úžasný výzkum v syntetické biologii.

Vraťme se ke Cambridge samotné. Je pravděpodobné, že Cambridge není to nejvíce pokrokové místo na syntetickou biologii. Ne že by tu nebyly skvělé laborky, ale není jich tu mnoho a především se zatím málo syntetické biologie dostalo do bakalářských učebních osnov. A to je důležité. Když studenti nedostanou šanci objevit obor v průběhu bakalářského studia, je nepravděpodobné, že by ho šli dále studovat. Je to pravděpodobně spojené s mírnou rigiditou Cambridge. Věci se tu nemění příliš rychle, alespoň ve vyučování. Výzkum je samozřejmě stále velmi aktuální a vyučovací hodiny se frekventovaně obměňují, ale velkoplošné strukturální změny v rozvrzích a osnovách jsou pomalejší. Nicméně syntetická biologie se pomalu ale jistě dostává do povědomí bakalářských studentů.

Vedoucí naší laboratoře, Profesor Jim Haseloff, a několik dalších v jeho laboratoří jsou velmi aktivní v synteticky-biologické komunitě a jedni z mála, co se snaží opravdu propagovat syntetickou biologii a dostat ji do bakalářských osnov. Je tu pár dalších aktivních lidí z jiných laboratoří, většinou z rostlinné katedry. Rostlinná katedra pravidelně už několik let vysílá tým na soutěž iGEM. V naší laboratoři jsou aktuálně dva lidé zaměstnaní především na to, aby organizovali všemožné popularizační akce jako každo-měsíční tvořící odpoledne, setkání Café Synthetique, workshopy na cell-free systémy, oficiální setkání a všemožné přednášky. Lidé se aktivně zapojují v založení Biomakespace, naší nové komunitní laboratoře na syntetickou biologii a příbuzné obory. Minulý rok se také po zkouškách uskutečnil první Biohackathon (jednotýdenní studentská soutěž v inovacích pro syntetickou biologii).

Celá výzkumná a zájmová komunita v Cambridge se nyní začíná dostávat blíž i k nám, bakalářským studentům. V osnovách se začíná trochu syntetické biologie objevovat, studenti rostlinné katedry z tohoto oboru budou mít několik přednášek v jednom modulu a jeden z dalších modulů na výběr je celý o metabolickém inženýrství rostlin. Katedra biochemie se také snaží zapojit a možná ještě další katedry, o kterých nemám šanci moc vědět. A také je tu náš nový klub CU Synthetic Biology Society. Byl založený bývalými studenty v iGEM soutěži, už ho provozujeme druhým rokem a jsme velmi ambiciózní. Nemáme snad tolik přednášek, jako mnoho jiných vědeckých studentských klubů, ale vidíme svou roli především v propojení bakalářských studentů se synteticky-biologickou komunitou, propagování akcí studentům a jejich zapojení aktivně skrze projekty. Já jsem jedním ze dvou vedoucích laboratorního projektu, a přestože je to hodně práce v zákulisí, umožnit polo-oficiální laboratorní práci a zaujetí neskutečně vytížených bakalářských studentů, vypadá to, že to má úspěch. Snad se nám podaří nadchnout ještě více studentů, než si může každoročně dovolit Cambridgeský iGEM tým. Takže snad jsme položili základy pro další šíření nadšení pro syntetickou biologii, což by mohlo i následovně přimět universitu, aby to reflektovala větší změnou v rozvrzích a vyučování, protože to stojí za to nejenom kvůli globálním problémům, které má syntetická biologie potenciál vyřešit, ale i protože to studenty opravdu zajímá.

Změna názorů v celé společnosti je trochu jiná otázka. Bude to složité, ale mnoho z nás věří, že pokud chceme jako lidé přežít a stále mít luxusní civilizované životy, které si můžeme dovolit ve vyspělých částích světa a které by si tak ráda dovolila i většina rozvojových zemí, budeme muset své názory trochu změnit. A mnoho technologií obecně se ve svých začátcích setkalo se skepticismem před tím, než se položily adekvátní legální základy pro jejich bezpečnost. Navíc žijeme ve skeptické době – být kritický je samozřejmě důležité. Na druhou stranu obecně nevěřit “profesionálům” je trochu nelogické. Já jsem zvědavá a optimistická. Zvědavá, jaké skvělé objevy v příštích letech vzniknou z mého oboru, jak je lidé budou vnímat, jestli se nám podaří zachránit planetu před tím, že ji zničíme příliš (i když ona by to asi přežila, jenom bez nás). Myslím, že žijeme v úžasné době a brzo se budou dít velmi zajímavé věci.