Технологии

Биоинженеры создают язык программирования клеток на базе Java

23 апреля 2013, 07:40
420
Технологии EX-PRESS.BY
0
Ученые-биотехнологи из международной научной организации Open Facility Advancing Biotechnology (BIOFAB) работают над созданием механизма управления генетической информацией, который позволит программировать живые клетки. Прообразом "языка программирования тела" ученые выбрали Java, а результаты разработки планируется открыть по модели Open Source.

Дрю Энди (Drew Endy), один из руководителей BIOFAB, рассказал ресурсу Wired о том, что его организация в настоящий момент ведет работу над своеобразным "языком программирования", использующим генетические данные для изменения поведения живых клеток. Инициатива BIOFAB является частью активно развивающегося научного направления - генной инженерии, исследующего возможности изменения человеческого тела через изменение генома.

Гены, содержащиеся в клетках, несут в себе информацию, которая определяет, как клетка функционирует, причем некоторые части генома проявляют себя схожим образом в различных типах клеток и живых организмов. Этот факт позволил Дрю Энди и его команде предположить возможность создания своеобразного "языка программирования", при помощи которого ученые смогли бы управлять генной экспрессией - проявлением генов в организме в форме некоторых специфических для них признаков.

Говоря о генной экспрессии, команда Энди называет ее "прослойкой между геномом и динамическими жизненными процессами". По словам Цива Бар-Йозефа (Ziv Bar-Joseph), специалиста по биоинформатике университета Карнеги-Меллон, механизм генной экспрессии не сильно отличается от того, как сообщаются между собой компьютерные системы, причем одно и то же поведение наблюдается от системы к системе. Действительно, уже с конца шестидесятых годов XX века компьютерные системы создавались во многом по образу и подобию живых организмов, наделяясь способностью работать автономно и обмениваться информацией по стандартизированным путям.

Идея команды состоит в том, чтобы построить платформу для программирования, которая будет работать на самых различных типах клеток. В девяностых годах прошлого века в мире вычислительной техники была создана такая платформа, использующаяся для построения приложений, работающих на совершенно различных системах - виртуальная машина Java. Суть идеи команды Энди заключается в том, чтобы воспроизвести Java VM внутри живой клетки.

"Программное обеспечение на Java способно работать на множестве различных аппаратных платформ и информационных систем. Эта переносимость обеспечивается виртуальной машиной Java, которая создает единую операционную среду на большом разнообразии плаформ, так как код Java выполняется в замкнутой локальной среде, - пояснил Энди. - В синтетической биологии аналогом виртуальной машины Java будет искусственно созданный отдел клетки любого типа, необходимый для того, чтобы измененная ДНК не работала, где попало. Она должна работать в отделе клетки, предоставляющем единую изолированную среду для выполнения кода ДНК".

Энди сообщил, что в настоящий момент команда находится в поисках коммерческой компании, которая смогла бы помочь BIOFAB воссоздать это видение Java - очень близкое к оригинальному видению Sun Microsystems (создателя Java) - в мире биологии. Как и Sun, команда Энди придерживается философии Open Source: язык BIOFAB будет бесплатно доступен для использования, а его разработка будет вестись сообществом.

Проект BIOFAB пока что находится на ранней стадии. В настоящий момент Дрю Энди и команда работают над базовыми конструкционными блоками, своеобразной "грамматикой" языка. Одним из последних достижений команды, недавно освещенным журналом Science, стала разработка способа контролировать и усиливать сигналы, которые геном передает клетке. Сам Энди сравнивает этот процесс с работой старинного телеграфа.

"Если вы хотите послать телеграмму из Сан-Франциско в Лос-Анджелес, сигналы могут ослабеть, двигаясь по проводам, - рассказывает Энди о последнем открытии. - В какой-то момент вам понадобится релейная система, которая уловит сигналы до того, как они окончательно превратятся в шум, и усилит их до уровня, достаточного для дальнейшей передачи".

В настоящий момент команда добилась того, что может "с очень высокой долей вероятности" искусственно вызвать экспрессию до десяти генов. Этот факт демонстрирует, с какой скоростью развивается генная инженерия: год назад на то, чтобы вызвать экспрессию всего одного гена, потребовалось около семисот попыток.

С появлением языка программирования к концу десятилетия число генов должно увеличиться до сотни, заявляет Энди. Кроме того, исследователи стремятся сделать язык нечувствительным к вводу, чтобы клетки могли производить экспрессию именно тех генов, которые требуются исследователю, аналогично функции printf в программировании, которая осуществляет вывод вне зависимости от того, какой набор символов ей передан.

Энди убежден, что работа его команды не только имеет огромную важность, но и гораздо более применима в реальной жизни, нежели люди могут себе вообразить.

"Вся наша цивилизация держится на биологии. Нам необходимо узнать, как наладить взаимодействие с природой, чтобы делать то, что нам нужно, при этом не разрушая окружающую среду, - заявил он. - Я немного удивлен, что люди из других сообществ до сих пор держатся в стороне и не помогают нам напрямую в работе над единым языком программирования жизни".

"Все может пойти не так, - заявляет Энди на вопрос об этичности своего проекта. - Это может навредить людям. Это может делаться безответственно. Негодяи могут использовать это в дурных целях. Может произойти что угодно. Однако вдумайтесь, мы ведь не работаем в вакууме. История помнит много хороших программных разработок и практичных нормативных требований, которые обновляются вслед за развитием технологий. По мере того, как мир изменяется, нам следует быть начеку". 
Подпишитесь на канал EX-PRESS.BY в Telegram и будьте в курсе самых актуальных событий Борисова, Жодино, страны и мира.
Добро пожаловать в реальность!
Если вы заметили ошибку в тексте новости, пожалуйста, выделите её и нажмите Ctrl+Enter
ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ
В мире
«Россия столкнулась с белорусским сценарием: конфликт с силовиками без четкого эпицентра, общепризнанных лидеров и продуманного маршрута»
Политика
Мацкевич: Есть две лжи, которые меня бесят
Политика
Халезин: Страной управляют «жук, жаба и гадюка», но кто будет заполнять пустоты в правительстве, судебных, силовых структурах после транзита власти?
В мире
Аналитик: Режим в России постепенно дрейфует в сторону лукашенизации. А сам белорусский режим отчаливает ещё дальше — в сторону мадуроизации
Политика
Политолог Андрей Казакевич: Большие протесты вернутся. Но остается вопрос, приведет ли протест к изменениям
Спорт
Что будет с БАТЭ, с кем новому тренеру команды придется решать задачи по возвращению титула?
Спорт
Из-за указа Лукашенко футболистам БАТЭ не дают добро на предсезонный сбор в Турции
Спорт
Алимбекова провалила масстарт в Антхольце. В мужской эстафете белорусы финишировали за пределами первой десятки
В мире
«Сегодня все только начинается». Дмитрий Гудков об успехе протеста и последствиях для Навального
Общество
Новый КоАП вводит правило «первого раза» для водителей: за какие нарушения сначала не будет штрафа
ВСЕ НОВОСТИ