Центр высоких технологий

Центр высоких технологийЦентр высоких технологий

Московского физико-технического институтаМосковского физико-технического института

««The International Genetically Engineered MachineThe International Genetically Engineered Machine»» ИНЖЕНЕРНЫЕ СОРЕВНОВАНИЯ ПОИНЖЕНЕРНЫЕ СОРЕВНОВАНИЯ ПО

СИНТЕТИЧЕСКОЙ БИОЛОГИИСИНТЕТИЧЕСКОЙ БИОЛОГИИ

[email protected]Алёхин Максим ДмитриевичАлёхин Максим Дмитриевич

ФОРУМ БИОМЕДИЦИНСКОЙ ИНДУСТРИИФОРУМ БИОМЕДИЦИНСКОЙ ИНДУСТРИИ

«Форум биомедицинской индустрии», Центр высоких технологий МФТИ, 2011. 2

Синтетическая биологияСинтетическая биология Синтетическая биология представляет собой направление генной Синтетическая биология представляет собой направление генной

инженерии, основанное на применении инженерного подхода к инженерии, основанное на применении инженерного подхода к биологии, для создания новых и несуществующих в природе биологии, для создания новых и несуществующих в природе функциональных биосистем с помощью внедрения в живые клетки функциональных биосистем с помощью внедрения в живые клетки искусственно полученных последовательностей нуклеиновых кислот с искусственно полученных последовательностей нуклеиновых кислот с заранее известными свойствами. заранее известными свойствами.

Цели синтетической биологии:Цели синтетической биологии:• • понять сущность жизни, понять сущность жизни,

создавая её заново из атомов и создавая её заново из атомов и молекул, а не разбирая на части и молекул, а не разбирая на части и подсистемы;подсистемы;

• • сделать генную инженерию сделать генную инженерию единой строгой научной единой строгой научной дисциплиной;дисциплиной;

• • перейти к программируемым перейти к программируемым функциональным биосистемам.функциональным биосистемам.Синтетическая биология позволяет осуществить создание Синтетическая биология позволяет осуществить создание совершенно новых форм жизни, исправление ошибок генома совершенно новых форм жизни, исправление ошибок генома собственного организма, предотвращения неизбежного и обращения собственного организма, предотвращения неизбежного и обращения вспять генетических болезней и отклонений.вспять генетических болезней и отклонений.


Первые победыПервые победы Пациент с лейкемией после экспериментальной терапии снова попал Пациент с лейкемией после экспериментальной терапии снова попал

в больницу с температурой, лихорадкой и тошнотой. Но это была не в больницу с температурой, лихорадкой и тошнотой. Но это была не ошибка лечения, а последствия гибели килограммов лейкозных клеток, ошибка лечения, а последствия гибели килограммов лейкозных клеток, которые подверглись атаке химерных Т–лимфоцитов. которые подверглись атаке химерных Т–лимфоцитов.

Сущность методики:Сущность методики:Осуществлялось генетическое Осуществлялось генетическое перепрограммирование Т-лимфоцитов, перепрограммирование Т-лимфоцитов, после чего они приобретали способность после чего они приобретали способность распознавать и уничтожать клетки распознавать и уничтожать клетки злокачественной опухоли. С этой целью злокачественной опухоли. С этой целью T-лимфоциты были выделены из крови и T-лимфоциты были выделены из крови и размножены. После этого в геном клеток размножены. После этого в геном клеток были внесены гены, кодирующие были внесены гены, кодирующие химерное антитело, способное химерное антитело, способное связываться с антигеном CD19, который связываться с антигеном CD19, который встречается только на поверхности встречается только на поверхности неконтролируемо размножающихся B-неконтролируемо размножающихся B-лимфоцитов при хроническом лейкозе.лимфоцитов при хроническом лейкозе.


Инженерный подход к биологииИнженерный подход к биологии Если базовыми компонентами электронных схем являются Если базовыми компонентами электронных схем являются

отдельные транзисторы, то для их биологических аналогов основу отдельные транзисторы, то для их биологических аналогов основу составляют гены, участки ДНК, выполняющие определенные функции.составляют гены, участки ДНК, выполняющие определенные функции.

Четыре уровня производственной Четыре уровня производственной иерархии:иерархии:

• • на уровне целостной биосистемы, на уровне целостной биосистемы, происходит выбор отдельных устройств и их происходит выбор отдельных устройств и их соединения для выполнения поставленных соединения для выполнения поставленных задач;задач;

• • проектируя биологические приборы проектируя биологические приборы необходимо знать назначения и свойства необходимо знать назначения и свойства совместимости отдельных биоблоков для их совместимости отдельных биоблоков для их последующей сборки в требуемое устройство;последующей сборки в требуемое устройство;

• • работая с компонентной базой для живых работая с компонентной базой для живых устройств, не обязательно погружаться в устройств, не обязательно погружаться в особенности внутреннего строения биоблоков, особенности внутреннего строения биоблоков, достаточно знать, что каждый «умеет делать» ;достаточно знать, что каждый «умеет делать» ;

• • самому низкому уровню организации самому низкому уровню организации производственного процесса соответствует производственного процесса соответствует синтез заданных ДНК последовательностей.синтез заданных ДНК последовательностей.


The BioBricks Foundation The BioBricks Foundation

Registry of Standard Biological PartsRegistry of Standard Biological PartsКаждый биоблок из этого набораКаждый биоблок из этого набора представляет собой фрагмент цепочки ДНК, представляет собой фрагмент цепочки ДНК, упакованный в специальную генетическую упакованный в специальную генетическую конструкцию, позволяющую внести эту конструкцию, позволяющую внести эту заданную последовательность нуклеотидов заданную последовательность нуклеотидов в бактерию кишечной палочки и в бактерию кишечной палочки и размножить ее в любом необходимом размножить ее в любом необходимом количестве.количестве.

BioBrick FormatBioBrick FormatОсновной формат биоблоков, унифицирующий Основной формат биоблоков, унифицирующий процесс их проектирование как на механическом процесс их проектирование как на механическом уровне для удобства изготовления, хранения и уровне для удобства изготовления, хранения и включения в генетическую цепочку, так и на включения в генетическую цепочку, так и на программном – для обеспечения единообразия программном – для обеспечения единообразия посылаемых химических сигналов и эффективного посылаемых химических сигналов и эффективного взаимодействия с другими фрагментами кода.взаимодействия с другими фрагментами кода.


Инженерные соревнования Инженерные соревнования iGEM iGEM The International Genetically Engineered Machine (iGEM)The International Genetically Engineered Machine (iGEM) – –

международные студенческие соревнования по синтетической биологии, международные студенческие соревнования по синтетической биологии, организуемые Массачусетским технологическим институтом. Основной организуемые Массачусетским технологическим институтом. Основной целью проекта является подготовка нового поколения уникальных целью проекта является подготовка нового поколения уникальных специалистов путем обучения студентов принципам молекулярной специалистов путем обучения студентов принципам молекулярной генетики и методам генетической инженерии для создания генетики и методам генетической инженерии для создания функциональных биосистем и живых устройств.функциональных биосистем и живых устройств.

Колическтво команд и новых биоблоков:Колическтво команд и новых биоблоков:iGEM 200iGEM 20044 –– 5 команд и 52 биоблока;5 команд и 52 биоблока;iGEM 200iGEM 20055 –– 13 команд и 125 биоблоков;13 команд и 125 биоблоков;iGEM 200iGEM 20066 –– 32 команды и 724 биоблока;32 команды и 724 биоблока;iGEM 200iGEM 20077 –– 54 команды и 801 биоблок;54 команды и 801 биоблок;iGEM 200iGEM 20088 –– 84 команды и 1387 84 команды и 1387 биоблоков;биоблоков;iGEM 200iGEM 20099 –– 112 команд и 1348 биоблока;112 команд и 1348 биоблока;iGEM 20iGEM 201010 –– 130 130 командкоманд и 1683 биоблока;и 1683 биоблока;iGEM 20iGEM 201111 –– зарегестрировано 160 команд.зарегестрировано 160 команд.


2010: Antibiotics for the 212010: Antibiotics for the 21stst Century Century(University of Washington Team)(University of Washington Team)


2009: Immuni-T.Ccoli2009: Immuni-T.Ccoli(Stanford University Team 2009)(Stanford University Team 2009)


2008: Immunobricks Project2008: Immunobricks Project(University of Ljubljana Team)(University of Ljubljana Team)


2007: BactoBlood Project2007: BactoBlood Project(UC Berkeley Team)(UC Berkeley Team)


Наша командаНаша команда В настоящее время Центр высоких технологий МФТИ ведет В настоящее время Центр высоких технологий МФТИ ведет

подготовку новой российской команды для участия в чемпионате подготовку новой российской команды для участия в чемпионате iGEM-2012, который будет проходить осенью следующего года. iGEM-2012, который будет проходить осенью следующего года.

Тренерами российской сборной по синтетической биологии Тренерами российской сборной по синтетической биологии выступят лучшие ученые из Московского физико-технического выступят лучшие ученые из Московского физико-технического института и ведущих учреждений Российской академии наук.института и ведущих учреждений Российской академии наук. Координатором команды является Максим Алёхин, научный Координатором команды является Максим Алёхин, научный сотрудник Центра высоких технологий МФТИ, сотрудник Центра высоких технологий МФТИ, [email protected]@gmail.com

Documents

Центр высоких технологий