Preview

Достижения синтетической биологии и регуляторная политика государства

https://doi.org/10.21518/1561-5936-2020-4-5-6-79-86

Полный текст:

Аннотация

Синтетическая биология - новая междисциплинарная область, использующая принципы инженерного конструирования в генетических и биомедицинских исследованиях. Достигнутый прогресс в развитии инструментов, используемых для модификации существующих биологических систем (или создания новых), позволил развить подходы «традиционной» биомедицины и геномики. В данной статье мы рассмотрим ключевые успехи синтетической биологии за последние десять лет. Несмотря на то что ее вклад в фундаментальные исследования в области биологии, медицины, экологии и других наук о жизни бесспорен, внимания требуют и потенциальные риски, связанные с ее развитием. Особенно актуальной данная проблема стала в последние годы, поскольку технология становится менее дорогостоящей, более совершенной, доступной. В статье дана краткая оценка рисков для человечества и природы в целом, связанных с возможным неправильным использованием или злоупотреблением технологиями синтетической биологии. Для решения проблем, возникающих в связи с быстрым прогрессом синтетической биологии, в последние годы были разработаны и запланированы к введению отдельные технические, этические и правовые меры.

Об авторах

А. А. Мохов
Московский государственный юридический университет им. О.Е. Кутафина
Россия


А. А. Чапленко
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Россия


А. Н. Яворский
Пущинский государственный естественно-научный институт
Россия


Список литературы

1. Gibson D.G., Benders G.A., Andrews-Pfannkoch C. et al. Complete chemical synthesis, assembly, and cloning of a Mycoplasma genitalium genome. Science. 2008;319(5867):1215. doi: 10.1126/science.1151721.

2. Gibson D.G., Glass J.I., Lartigue C. et al. Creation of a bacterial cell controlled by a chemically synthesized genome. Science. 2010;329(5987):52-56. doi: 10.1126/science.1190719.

3. Dymond J.S., Richardson S.M., Coombes C.E. et al. Synthetic chromosome arms function in yeast and generate phenotypic diversity by design. Nature. 2011;477(7365):471-476.

4. Shao Y., Lu N., Wu Z., Cai C. et al. Creating a functional single- chromosome yeast. Nature. 2018;560(7718):331-335. doi: 10.1038/ s41586-018-0382-x.

5. Scientists Announce HGP-Write, Project to Synthesize the Human Genome - The New York Times. Available at: https://www. nytimes.com/2016/06/03/science/human-genome-project- write-synthetic-dna.html.

6. Hirao I., Kimoto M., Yamashige R. Natural versus artificial creation of base pairs in DNA: Origin of nucleobases from the perspectives of unnatural base pair studies. Acc Chem Res. 2012;45(12):2055-2065. doi: 10.1021/ar200257x.

7. Malyshev D.A., Dhami K., Lavergne T. et al. A semi-synthetic organism with an expanded genetic alphabet. Nature. 2014;509(7500):385-388. doi: 10.1038/nature13314.

8. Si T., Zhao H. A brief overview of synthetic biology research programs and roadmap studies in the United States. Synth Syst Biotechnol. 2016;1(4):258-264. doi: 10.1016/j.synbio.2016.08.003.

9. Ajikumar P.K., Xiao W.H., Tyo K.E. et al. Isoprenoid pathway optimization for Taxol precursor overproduction in Escherichia coli. Science. 2010;330(6000):70-74. doi: 10.1126/science.1191652.

10. Seo S.W., Yang J.S., Kim I. et al. Predictive design of mRNA trans- lation initiation region to control prokaryotic translation efficiency. Metab Eng. 2013;15:67-74. doi: 10.1016/j.ymben.2012.10.006.

11. Angov E., Legler P.M., Mease R.M. Adjustment of codon usage frequencies by codon harmonization improves protein expression and folding. Methods Mol Biol. 2011;705:1-13. doi: 10.1007/978-1- 61737-967-3_1.

12. Ro D.K., Paradise E.M., Ouellet M. et al. Production of the antimalarial drug precursor artemisinic acid in engineered yeast. Nature. 2006;440(7086):940-943. doi: 10.1038/nature04640.

13. Coleman J.R., Papamichail D., Skiena S. et al. Virus attenu- ation by genome-scale changes in codon pair bias. Science. 2008;320(5884):1784-1787. doi: 10.1126/science.1155761.

14. Anderson J.C., Clarke E.J., Arkin A.P., Voigt C.A. et al. Environmentally controlled invasion of cancer cells by engi- neered bacteria. J Mol Biol. 2006;355(4):619-627. doi: 10.1016/j. jmb.2005.10.076.

15. Royo J.L., Becker P.D., Camacho E.M. et al. In vivo gene regula- tion in Salmonella spp. by a salicylate-dependent control circuit. Nat Methods. 2007;4(11):937-942. doi: 10.1038/nmeth1107.

16. Georgianna D.R., Mayfield S.P. Exploiting diversity and syn- thetic biology for the production of algal biofuels. Nature. 2012;488(7411):329-335. doi: 10.1038/nature11479.

17. O’Neill B.M., Mikkelson K.L., Gutierrez N.M. et al. An exogenous chloroplast genome for complex sequence manipulation in algae. Nucleic Acids Res. 2012;40(6):2782-2792. doi: 10.1093/nar/gkr1008.

18. Scognamiglio V., Antonacci A., Lambreva M.D., Litescu S.C., Rea G. Synthetic biology and biomimetic chemistry as converg- ing technologies fostering a new generation of smart biosen- sors. Biosens Bioelectron. 2015;74:1076-1086. doi: 10.1016/j. bios.2015.07.078.

19. Pardee K., Green A.A., Ferrante T. et al. Paper-based syn- thetic gene networks. Cell. 2014;159(4):940-954. doi: 10.1016/j. cell.2014.10.004.

20. Pardee K., Green A.A., Takahashi M.K. et al. Rapid, Low- Cost Detection of Zika Virus Using Programmable Biomolecular Components. Cell. 2016;165(5):1255-1266. doi: 10.1016/j. cell.2016.04.059.

21. Nordmann B.D. Issues in biosecurity and biosafety. Int J Antimicrob Agents. 2010;36(Suppl 1):66-69. doi: 10.1016/j.ijantimi- cag.2010.06.025.

22. Li L., Degardin M., Lavergne T. et al. Natural-like replication of an unnatural base pair for the expansion of the genetic alphabet and biotechnology applications. J Am Chem Soc. 2014;136(3):826-829. doi: 10.1021/ja408814g.

23. Acevedo-Rocha C.G., Budisa N. Xenomicrobiology: a roadmap for genetic code engineering. Microb Biotechnol. 2016;9(5):666-676. doi: 10.1111/1751-7915.12398.

24. Nielsen K.M., Johnsen P.J., Bensasson D., Daffonchio D. Release and persistence of extracellular DNA in the environment. Environ Biosafety Res. 2007;6(1-2):37-53. doi: 10.1051/ebr:2007031.

25. Hewett J.P., Wolfe A.K., Bergmann R.A., Stelling S.C. Human health and environmental risks posed by synthetic biology R&D for energy applications: A literature analysis. Appl Biosaf. 2016;21(4):177-184. doi: 10.1177/1535676016672377.

26. Gallagher R.R., Patel J.R., Interiano A.L., Rovner A.J., Isaacs F.J. Multilayered genetic safeguards limit growth of microorganisms to defined environments. Nucleic Acids Res. 2015;43(3):1945-1954. doi: 10.1093/nar/gku1378.

27. Medaglia M.L.G., Moussatché N., Nitsche A. et al. Genomic Analysis, Phenotype, and Virulence of the Historical Brazilian Smallpox Vaccine Strain IOC: Implications for the Origins and Evolutionary Relationships of Vaccinia Virus. J Virol. 2015;89(23):11909-11925. doi: 10.1128/JVI.01833-15.

28. Lai H.E., Canavan C., Cameron L. et al. Synthetic Biology and the United Nations. Trends in Biotechnology. 2019;37(11):1146-1151. doi: 10.1016/j.tibtech.2019.05.011.

29. Zhang Q., Xing H.L., Wang Z.P. et al. Potential high-frequency off-target mutagenesis induced by CRISPR/Cas9 in Arabidopsis and its prevention. Plant Mol Biol. 2018;96(4-5):445-456. doi: 10.1007/ s11103-018-0709-x.

30. Kuhlau F., Eriksson S., Evers K., Höglund A.T. Taking due care: Moral obligations in dual use research. Bioethics. 2008;22(9):477, doi: 10.1111/j.1467-8519.2008.00695.x.

31. Top U.S. Intelligence Official Calls Gene Editing a WMD Threat - MIT Technology Review. Available at: https://www.technolo- gyreview.com/s/600774/top-us-intelligence-official-calls-gene- editing-a-wmd-threat/ (accessed: 06.02.2020).

32. Ehni H.J. Dual us1e and the ethical responsibility of scientists. Arch Immunol Ther Exp (Warsz). 2008;56(3):147-52. doi: 10.1007/ s00005-008-0020-7.

33. Buhk H.J. Synthetic biology and its regulation in the European Union. N Biotechnol. 2014;31(6):528-531. doi: 10.1016/j. nbt.2014.02.007.

34. Moon T.S., Lou C., Tamsir A., Stanton B.C., Voigt C.A. Genetic programs constructed from layered logic gates in single cells. Nature. 2012;491(7423):249-253. doi: 10.1038/nature11516.

35. Heider D., Pyka M., Barnekow A. DNA watermarks in non-coding regulatory sequences. BMC Res Notes. 2009;2:125. doi: 10.1186/1756- 0500-2-125.

36. Jupiter D.C., Ficht T.A., Samuel J., Qin Q.M., de Figueiredo P. DNA watermarking of infectious agents: Progress and prospects. PLoS Pathog. 2010;6(6):e1000950. doi: 10.1371/journal.ppat.1000950.

37. Proposal for the development of a model code of conduct for biological scientists under the Biological Weapons Convention. BWC / CONF.VIII / WP.30. Available at: https://www.unog. ch/80256EDD006B8954/(httpAssets)/9219B3032A7BAD73C12582E A00294C2B/$file/Yang+Xue.pdf. РЕМЕДИУМ | 2020;(4-5-6)


Для цитирования:


Мохов А.А., Чапленко А.А., Яворский А.Н. Достижения синтетической биологии и регуляторная политика государства. Ремедиум. 2020;(4-6):79-86. https://doi.org/10.21518/1561-5936-2020-4-5-6-79-86

For citation:


Mokhov A.A., Chaplenko A.A., Yavorskiy A.N. Advances in synthetic biology and regulatory policy of the state. Remedium. 2020;(4-6):79-86. (In Russ.) https://doi.org/10.21518/1561-5936-2020-4-5-6-79-86

Просмотров: 33


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1561-5936 (Print)
ISSN 2658-3534 (Online)