Syntetisk liv muligheter og utfordringer. Dag O. Hessen Center of Ecological and Evolutionary Synthesis

Transkript

1 Syntetisk liv muligheter og utfordringer Dag O. Hessen Center of Ecological and Evolutionary Synthesis

2 Forestillinger og motforestillinger FOR: Kan gi ny innsikt i fundamentale livsprosesser (grunnforskning). Mulighetene prinsipielt uendelige for bioproduksjon av organiske materialer MOT: Endre livets spilleregler, leke Gud, tukle med naturen osv (etisk teologiske) Frankenstein assosiasjoner Sprednings /kontamineringsfaren, organismer uten naturlige fiender etc.

3 Noen reaksjoner 'Right now, we are shooting in the dark as to what the long term benefits and long term risks will be. 'This is a Pandora's box moment like the splitting of the atom or the cloning of Dolly the sheep, we will all have to deal with the fall out from this alarming experiment. 'He is not merely copying life artificially or modifying it by genetic engineering. Venter is going towards the role of God: Creating artificial life that could never have existed. 'This could be used in the future to make the most powerful bioweapons imaginable. The challenge is to eat the fruit without the worm. Venter: 'I always reply that so far at least we are only reconstructing a diminished version of what is out there in nature.

4 Trollmannens læregutter Ingen periode i historien er blitt mer gjennomstrømmet og mer avhengig av naturvitenskapene enn det 20. århundret. Men ingen periode siden Galileis avsvergelse har følt seg mindre vel ved den (Hobsbawn 1997) Fordi: vitenskapen er uforståelig, dens praktiske (og moralske) konsekvenser er uforutsigbare og trolig katastrofale, den understreker hvor hjelpeløst individet var, og den undergravde de gamle autoritetene. De bioteknologiske nyvinninger møtes med skrekkblandet fryd men utviklingen vil aldri reverseres

5 Drivkreftene Tre essensielle trekk ved H. sapiens: åsøke erkjennelse (kunnskap), evnen til åtenke framtid, evnen til etisk refleksjon. Disse tre perspektivene møtes i denne problemstillingen. Ikke veldig mange eksempler på at nye innsikter og muligheter ikke er tatt i bruk dersom det finnes et marked (i vid forstand) All grunn til åtro at syntetisk liv har kommet for å bli, men ingen kan i dag si hvor langt dette vil føre oss.

6 Er skepsisen velbegrunnet? Mennesket har alltid tuklet med naturen, det er en forutsetning for alle sivilisasjoner (dette er allikevel ikke et argument for fritt fram ) Hvor relevant er en etisk bekymring på prokaryoters vegne? De fleste har ingen problemer med bakterier som er omprogrammert for insulinproduksjon (fra 1982) Syntetisk liv vil være nedstrippet for genetisk informasjon. Liten sannsynlighet for levedyktighet og spredning ex vitro, lite evolusjonspotensiale, kan konstrueres med stoppregulatorer. Allikevel: føre var er alltid et godt prinsipp Bør trolig inn under Cartagenaprotokollen for GMO

7 Så da mulighetene Grunnforskningen: hva kreves for selvreplisering og syntese (dvs liv)? Grunnleggende innsikter i genregulering Produksjonsaspektet: industriell og farmasøytisk produksjon Miljøaspektet: Fotosyntese, bioproduksjon og nedbryting (polymerer, plast, toksiner ) Biologiske våpen? Trolig lettere å skreddersy liv for et spesifikt formål fra bunnen av fordi det er vanskelig åskru på de rette knotter i eksisterende organismer (pga bl. a pleiotropi og polygeni)

8 Craig Venters motiver og visjoner Each year we continue to put more and more carbon in our atmosphere through the use of fossil fuels. Our growing dependence on this source of fuel is leading to potentially catastrophic changes in our global environment. At the JCVI we believe we all share a responsibility to find new energy sources and to uncover ways to mitigate our negative impact on the planet. We're using our pioneering genomic science to explore new biologicallydriven sources of energy. Altså: redde verden!

9 Trinn på veien Fra 1995: forsøk på å minimums celle for åse hvor langt man kunne skrelle vekk funksjoner og allikevel ha en funksjonsdyktig celle (fra 482 til 382 gener) 2003: En syntetisk versjon av bacteriofag, PhiX : Første syntetiske bakteriegenom (ikke funksjonelt) 2009: Flyttet intakt genom fra en bakteriecelle til en annen som var tømt for genetisk informasjon, og rebootet denne 2010: Et 1.08 millioner bp Mycoplasma mycoides genome syntetisert fra scratch og satt inn i en tom bakteriecelle. Det syntetiske genomet tok over, og Synthia var et faktum. Men snakker vi her om nytt liv? (Eller ny motor i en gammel bil?)

10 Eller nytt minnekort eller ny harddisk I PCén.

11 Venters hovedidéer Produksjon av hydrogen Produksjon av etanol Opptak av CO 2 Produksjon via fotosyntese Bakteriell produksjon av medisiner Bakteriell omdanning av metangass til proteiner Nedbryting av organiske miljøgifter Bakteriell utlaking av mineraler

12 Den ultimate bakterie En bakteriell kjøkkenmaskin; et enkelt grunnkonsept og drivverk, og så kan nye deler settes inn Dvs. en enklest mulig funksjonell bakterie med færrest mulig gener der nye genkasetter kan settes inn etter hva slags råstoff og hva slags produkt man ønsker

13 Andre aktører og visjoner Malariamedisin: fra artiminisin til dynamisk vaksine Biodrivstoff Kurs (se: Drew Endy og Vi er på hullkortstadiet, der IT teknologien var for 30 år siden

14 Og norske aktører... Sintef NTNU ESF: Metanol lysin Lys + CO 2 biodrivstoff

15 Fotosyntese og biodrivstoff

16 Biodrivstoff

17 Enormt potensial, men langt fram Algekulturer er notorisk ustabile Krever stabile forhold og generelt lukkede systemer Invaderes lett av bakterier, virus, andre arter, beitere... Begroingsproblemer Ugunstig fettsyreprofil (Høy andel mettet fett er gunstig for biofuel= Bedre å bygge opp en idealorganisme fra scratch?

18 Sykdomsbekjempelse Parasitt vert immunsystem: et evig arms race vi aldri kan vinne med dagens våpen Eks en Synthia designet for ålage artemisinin mot malaria, eller ennå bedre: en som dynamisk responderer på parasittens motangrep

19 Hvor langt og hvor fort? Verdt å minne om at genetic engeneering ennå ikke har revolusjonert medisinen tross optimistiske vyer allerede for mer enn 10 år siden. Grunn til åtro at både de mest ekstreme optimister og pessimister tar feil. Neppe aktuelt for annet enn prokaryot liv i overskuelig framtid men det holder Celler kan neppe lages fra scratch (eg. membran og cytoplasma), men det er heller ikke nødvendig

20 Et noe lengre tilbakeblikk 1944: Avery på sporet 1953: Dobbelheliksen 1961: Sentraldogmet 1973: Transgen organisme 1982: Insulinproduksjon 1996: Dolly 2010: Synthia 2025:???