Új kutatási program: sejtek programozása fénnyel

Először is: van egy sztori, ami tényleg megmozgatta az agyamat.

A Pentagon kutatási szárnya, a DARPA, ismert arról, hogy olyan technológiákon dolgozik, amik inkább sci-fibe illőek. (Ők találták ki az internetet, szóval nem aprózzák el.) Most pedig bejelentettek valamit, ami az egyik legőrültebb dolog, amit mostanában hallottam.

Képzeld el, hogy egy élő sejtet úgy programozhatsz át, hogy egyszerűen fényt irányítasz rá.

Nincs injekció. Nincs vegyszer. Csak... fény.

Az alapötlet

A DARPA elindított egy programot generatív optogenetikának hívnak. Ők GO-nak rövidítik, mert imádják az acronymokat.

A cél egy apró genetikai "nyomtató" létrehozása, ami egyedi sejtekben működik. Ezt nukleinsav-compilernek (NAC) nevezik.

Gondolkodj el ezen. Minden sejtben lenne egy molekuláris gép. Ez a gép fényben kódolt utasításokat olvasna. És azonnal új genetikai anyagot építene azok alapján.

A DNS és az RNS lényegében sejtek utasításkészletei. Normális esetben a evolúció írja ezeket millió évek alatt. Ez a program azt akarja, hogy a tudósok valós időben írhassák az új fejezeteket.

A folyamat nagyjából így nézne ki: a tudósok kiválasztanak egy genetikai szekvenciát, amit akarnak. Belenkódolják ezt egy fénymintába. Rávilágítanak egy speciálisan tervezett sejtre, ami tartalmazza a NAC-t. A NAC leolvassa a fénymintát. Összeállítja a megfelelő RNS vagy DNS láncot. És aztán — itt jön a zseniális rész — a sejt úgy követi az új utasításokat, mintha az teljesen természetes lenne.

Nincs tű. Nincs vegyszer. Csak fotonok végzik a munkát.

Miért fontos ez?

Nézzük meg, miért érdekli egyáltalán a DARPA-t ez a projekt.

Jelenleg, ha egy sejtet új feladatra akarsz programozni, az egy elég komplex folyamat. Megtervezed a genetikai szekvenciát számítógépen. Aztán kémiailag legyártod. Ez nem túl kellemes vegyszerekkel jár, amiket specialized laborokon kívül gyakorlatilag lehetetlen előállítani. Utána fizikailag be kell juttatnod az anyagot a sejtekbe. Ez is egy külön fejezet.

A GO ezeket a lépéseket potenciálisan kihagyhatná. Ha működik, elméletileg távolról programozhatnál sejteket. Csak fényt irányítanál rájuk, kódolt üzenetekkel.

A DARPA szerint a lehetséges alkalmazások: személyre szabott orvostudomány, katonák teljesítményének javítása, mezőgazdaság, űrkutatás. Képzeld el: genetikai "foltokat" küldenél az űrhajósok sejtjeibe fény segítségével. Ez tényleg olyan, amit a sci-fikben szoktak kitalálni. És most a DARPA pályázataiban is megjelenik.

De aggódnunk kellene?

Itt muszáj egy kicsit óvatosnak lennem.

Ez a technológia lényegében a genetikai kód írását teszi könnyebbé. És nem kell mondanom, hogy a genetikai kód hatalmas erő. A különbség egy vírus és egy vakcina között. Egy káros és egy hasznos organizmus között.

A DARPA maga ismeri el a kockázatokat. A saját dokumentumaikban szerepel: "szándékos visszaélés, például veszélyes anyagok szintetizálása" és "nem szándékolt következmények, mint káros melléktermékek előállítása." Ez Pentagon-nyelven annyit tesz: "ezt biotechnológiai fegyverek létrehozására is lehet használni" és "véletlenül létrehozhatunk valami csúnyát."

Egy dolog világos: minden hatalmas technológiának megvan ez a kettős felhasználás problémája. A tű melegíthet, de le is égetheti az erdőt. Az a tudás, ami betegségeket gyógyít, rossz kezekben betegségeket is létrehozhat.

Ez nem jelenti, hogy abba kell hagyni a kutatást. Azt jelenti, hogy nagyon, nagyon körültekintően kell haladni.

Egyáltalán lehetséges ez?

A cinikus részem rámutatna, hogy a DARPA-nak van egy kis szokása: nagy ígéreteket tesznek, aztán nem mindig teljesítik őket időre. (Emlékszel, mikor egy "átalakuló" repülőgépet akartak építeni?)

De a tudósok már évtizedek óta manipulálják a genetikai anyagot. Több mint 15 éve vannak ember által tervezett DNS-sel irányított sejtjeink. Az RNS-vakcinák — amik mostanában nagyon híresek lettek — úgy működnek, hogy genetikai utasításokat juttatnak a sejtekbe.

Tehát az alapvető tudomány nem sci-fi. Évtizedes munkára épül.

A GO újdonsága az, hogy mindezt távolról, fénnyel akarják csinálni. Ez a rész tényleg spekulatív. Senki nem tudja pontosan, hogyan kell építeni egy működőképes nukleinsav-compilert, ami egy sejtben működik és fénymintákra reagál.

De ez a DARPA lényege: olyan kutatásokat finanszíroznak, amik "éppen a lehetséges határán" vannak.

Az én véleményem

Izgatottan és óvatosan is tekintek erre a bejelentésre.

Az egyik oldalon a lehetséges orvosi alkalmazások elképesztőek. Ha precízen, fénnyel juttathatnánk genetikai utasításokat meghatározott sejtekbe, potenciálisan gyógyíthatnánk genetikai betegségeket. Létrehozhatnánk célzott rákkezeléseket. Segíthetnénk a szervezetünknek hatékonyabban küzdeni a kórokozók ellen.

A másik oldalon ez a kettős felhasználás aggasztó. És amikor a hadsereg finanszíroz kutatást élő sejtek programozására, azt hiszem, megérdemeljük, hogy komoly közéleti beszélgetés legyen az ellenőrzésről és a biztonságról.

Egy dolog biztos: olyan korszakban élünk, ahol a biológia egyre inkább mérnöki tudománnyá válik. A "természetes" és a "tervezett" közötti határok elmosódnak. Az, hogy ez a üdvösségünk vagy a vesztünk, valószínűleg azon múlik, hogy mennyire bölcsen kezeljük az ilyen technológiákat.

Egyvalamit tudok: figyelni fogom ezt a sztorit.