Syntetisk biologi – fra datateknologi til levende organismer

Med genteknologi har vi lenge gjort endringer i enkeltgener ved hjelp av planlagte og tilfeldige mutasjoner eller ved å sette inn hele biter av DNA. Vi har også flyttet genetisk materiale mellom ulike organismer for å endre på egenskapene deres.

Syntetisk biologi gir oss enda større muligheter. Vi kan faktisk gjøre endringer på hele systemer der flere gener virker sammen. Dette gjør at vi kan omprogrammere hele organismer og få dem til å utføre helt nye oppgaver.

Men det stopper ikke der. Syntetisk biologi gir oss også muligheten til å lage kunstig liv fra bunnen av. Dette gjør at vi i mye større grad enn tidligere kan trikse og mikse med DNA. Forskere går så langt som til å si at med syntetisk biologi er det bare fantasien og kreativiteten som setter grenser for hva som er mulig.

Fra datateknologi til levende organismer

Syntetisk biologi er basert på tre sentrale teknologier:

• DNA-sekvensering gjør at vi kan lese av baserekkefølgen i arvestoffet til en hvilken som helst organisme.
• Genredigering (CRISPR) gjør det mulig å lage presise endringer i DNA.
• Syntetisering av DNA gjør at vi kan lage kunstige DNA-tråder ved å sette sammen nitrogenbaser (A, T, C og G) i ønsket rekkefølge.

Ved bruk av datateknologi kan vi også lage en arbeidstegning til en ny organisme og deretter syntetisere DNA til et fullstendig genom. På denne måten kan vi gi opphav til kunstig liv.

Det første biologiske systemet og opphavet til syntetisk biologi kom i år 2000. Da klarte forskere å designe og lage et nytt biologisk system i E. coli-bakterien der flere gener kommuniserte med hverandre i et rytmisk mønster. Når ballen først hadde begynt å rulle, tok det ikke lang tid før andre forskere hadde lagd et kunstig poliovirus.

Det virkelige gjennombruddet for syntetisk biologi kom med Synthia i 2010. Synthia er den første hele organismen som ble lagd ved hjelp av syntetisk biologi. Organismen ble lagd ved at forskere hentet informasjon om baserekkefølgen til bakterien Mycoplasma mycoides, kopierte den ved bruk av datateknologi og lagde en syntetisk utgave av arvestoffet i bakterien. Videre erstattet forskerne det opprinnelige arvestoffet i en annen bakterie med den syntetiske utgaven. Bakterien med det syntetiske arvestoffet begynte så å lage proteiner, vokse, dele seg og oppføre seg som en normal bakterie.

The first self-replicating species we've had on the planet whose parent is a computer. (Dr. J. Craig Venter)

I 2021 jobber forskere med å syntetisere hele det menneskelige genomet på laboratoriet i håp om at dette kan gi oss mer informasjon om hvordan genene virker sammen. Men syntetisk biologi er fortsatt ikke tatt i bruk i kommersiell produksjon.

Det er fortsatt mye vi ikke vet om hvordan gener virker, og hvordan de samhandler med hverandre. Selv om forskere kan lage syntetiske DNA-tråder og teknologien er på plass, er det utfordrende å lage kunstig liv.

For forskerne og for den biologiske industrien er syntetisk biologi likevel et kraftig verktøy. I dag ligger potensialet hovedsakelig i å gjøre endringer, og på den måten lage nye organismer. Forskere har blant annet utviklet biologiske legoklosser som kalles BioBricks, og som inneholder ulike biologiske systemer som er livsnødvendige for en celle. Disse kan settes sammen på ulike måter for å endre og bygge nye organismer.

Det er håp om at disse nye organismene kan benyttes for å finne løsninger på utfordringer knyttet til klimaendringer, befolkningsvekst, økt matproduksjon, synkende oljereserver og økende energibehov.

Eksempler på syntetiske bakterier og alger som kan bidra i klimakampen

Myndigheter og private selskaper er opptatt av å finne gode løsninger på de utfordringene verden står overfor i dag. Dette bidrar til at det er høyt tempo på forskningen, og til at nye løsninger tas raskt i bruk. I iveren over å kunne løse en utfordring kan vi komme i skade for å skape genetiske endringer vi ikke klarer å forutse, fordi vi vet for lite om hvordan gener virker i samspill med andre gener. Denne teknologien kan derfor få uante konsekvenser.

Syntetisk biologi kan være samfunnsnyttig på mange områder, men hvis teknologien havner i feil hender, kan den også brukes på ondsinnede måter. Dette kan få ødeleggende konsekvenser og skape farlige virus og bakterier som kan misbrukes til terror og i krig. Det er derfor viktig at vi ikke forhaster oss, men tenker oss godt om og bruker føre var-prinsippet.